p型染料敏化太阳能电池中的阳离子效应

摘要： 染料敏化太阳能电池（DSSCs）的性能取决于半导体、发色团和电解质这三大基本组分的特性及其相互作用。对于电解质而言，虽然这些组分在n型TiO?器件中会产生显著影响——导致半导体平带电位、电荷转移动力学、光电流和开路电压（VOC）大幅偏移，但其在p型半导体体系中如何依赖旁观阳离子的种类与价态尚未得到充分研究。本研究通过改变p型NiO DSSCs中的旁观阳离子，证实采用两种常见氧化还原电对可使VOC提升逾50%。使用最优阳离子时，在光电流无明显衰减的前提下实现了高VOC值。Mott-Schottky分析与电化学阻抗谱表明：该阳离子能使NiO平带电位偏移近1V，并显著改变载流子寿命及半导体-电解质界面的电荷转移电阻。所采用的阴/阳离子氧化还原电对差异显示：它们分别与NiO表面的二价阳离子产生有利/不利相互作用，从而导致载流子复合速率常数升高/降低。这些结果揭示了半导体与电解质溶液间的复杂相互作用，并指出改变阳离子可立即提升大多数p型DSSC体系的器件性能指标。