[发明专利]预测染料敏化太阳能电池性能的方法和装置

说明书

本发明提供一种预测染料敏化太阳能电池性能的方法和装置。该方法包括：对染料敏化剂进行太阳光光照量化处理，得到各波长光捕获率。对染料敏化太阳能电池模型进行能级量化处理，得到第一修正因子、第二修正因子和第三修正因子。根据太阳光的各波长光能量密度、各波长光捕获率和第一修正因子，确定短路电流密度。根据第二修正因子、短路电流密度、第一修正因子、基底的参数、温度常数和修正常数，确定输出电流和输出电压的关系表达式。根据输出电流和输出电压V的关系表达式和第三修正因子，得到修正后的最大功率。根据修正后的最大功率和太阳光的光照强度，确定第一能量转换效率。本发明从能级表征的角度精确预测染料敏化太阳能电池的性能。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种预测染料敏化太阳能电池性能的方法和装置。

背景技术

太阳能是一种可再生能源，研发太阳能电池通过光电转换技术将太阳能转换为电能是太阳能最有效的利用方式之一。染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cell，DSSC)由于原材料丰富、生产成本低、制备工艺简单，可大批量生产和环境友好等优点，在工业生产和科学研究等领域中具有良好的应用前景和较大的市场优势。

由于DSSC的性能决定DSSC的成本、DSSC的质量、材料消耗、辅助设施等许多因素，因此，DSSC的性能可以被准确预测是至关重要的。其中，DSSC的性能参数主要包括：开路电压、短路电流密度、输出电流和输出电压的特性曲线、填充因子、能量转换效率等。

现有技术中通常从时间的角度来表征DSSC的性能。其中，所涉及的过程包含的时间量有：光子的吸收、激发跃迁、电子转移、电子注入、电子复合等过程的时间量。然而，由于这些时间量多数为飞秒级或皮秒级的量，因此，现有技术很难精确计算出所有过程中的时间量。因此，现亟需一种能够准确预测DSC性能的方法。

发明内容

本发明提供一种预测染料敏化太阳能电池性能的方法和装置，以解决现有技术从时间的角度出发而无法精准预测染料敏化太阳能电池性能的问题。

第一方面，本发明提供一种预测染料敏化太阳能电池性能的方法，包括：

对所述染料敏化剂进行太阳光光照量化处理，得到各波长光捕获率；

对由所述染料敏化剂、电解质和基底建立的染料敏化太阳能电池模型进行能级量化处理，得到第一修正因子、第二修正因子和第三修正因子；

根据所述太阳光的各波长光能量密度、所述各波长光捕获率和所述第一修正因子，确定短路电流密度；

根据所述第二修正因子、所述短路电流密度、所述第一修正因子、所述基底的参数、温度常数和修正常数，确定输出电流和输出电压的关系表达式；

根据所述输出电流和输出电压的关系表达式和所述第三修正因子，得到修正后的最大功率；

根据所述修正后的最大功率和所述太阳光的光照强度，确定第一能量转换效率。

可选地，所述对所述染料敏化剂进行太阳光光照量化处理，得到各波长光捕获率，包括：

对所述染料敏化剂进行太阳光光照量化处理，并根据如下公式(1)得到所述各波长光捕获率：

LHE(λ)＝∫ε(λ)·ρ·dx·e^-ε(λ)ρx 公式(1)；

其中，LHE(λ)为波长为λ的光捕获率，λ为所述太阳光的波长，ε(λ)为波长为λ的光谱，ρ为所述染料敏化剂的载荷，x为所述基底的厚度。

可选地，所述对由所述染料敏化剂、电解质和基底建立的染料敏化太阳能电池模型进行能级量化处理，得到第一修正因子、第二修正因子和第三修正因子，包括：