張曉波　劉樹龍　紀(jì)浩　黃飛鴻　胡程穎　金作明

【摘 要】大學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)緊密跟蹤當(dāng)前學(xué)界和業(yè)界熱點領(lǐng)域。我校材料類專業(yè)自2009年起開出太陽電池性能測試實驗。在總結(jié)歷屆學(xué)生完成此實驗項目時出現(xiàn)問題的基礎(chǔ)上，初步研究了電池封裝和測試條件對電池染料敏化太陽電池性能的影響?？偨Y(jié)該實驗結(jié)果，說明要獲得真實準(zhǔn)確的電池性能數(shù)據(jù)，不僅需要完善的電池封裝工藝，也需要科學(xué)的測試方法。這對于學(xué)生正確地認(rèn)識實驗過程和實驗結(jié)果的關(guān)系是十分有益的。

【關(guān)鍵詞】大學(xué)實驗教學(xué)；實驗過程和實驗結(jié)果；測試方法

大學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)緊密跟蹤當(dāng)前學(xué)界和業(yè)界熱點領(lǐng)域。我校材料類專業(yè)自2009年起開出太陽電池性能測試實驗。在此實驗項目的教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)電池封裝和測試條件對電池染料敏化太陽電池性能有明顯影響。部分學(xué)生對此不十分理解，他們可能認(rèn)為：有好的測試儀器，測出的結(jié)果就應(yīng)該是“真實準(zhǔn)確”的。有鑒于此，本工作展示了電池封裝和測試條件對電池性能和測試結(jié)果的影響。實驗結(jié)果表明，電池封裝和測試條件對電池效率有較明顯影響；說明要獲得真實準(zhǔn)確的電池性能數(shù)據(jù)，不僅需要完善的電池封裝工藝，也需要科學(xué)的測試方法。這對于學(xué)生正確地認(rèn)識實驗過程和實驗結(jié)果的關(guān)系是十分有益的。

1 實驗教學(xué)中電池制備[1，2]

將6gP25（Degussa）納米粉體與1g6.7%的硝酸，3g聚乙二純（PEG-20000）混合，球磨8小時后取出，用500W細(xì)胞粉碎機(jī)超聲分散1小時，得到的TiO2水溶膠直接用于涂布多孔膜。多孔膜經(jīng)過退火處理后，靜置于N719染料溶液中浸泡12小時。敏化后的多孔膜經(jīng)過封裝，完成電池制備。

2 封裝對電池性能的影響

具體的封裝測試條件如下：采用涂布機(jī)在3.5*2.5cm2FTO玻璃上刮膜，保證整個薄膜表面的厚度均一；成膜經(jīng)過退火和染料浸泡后，采用熱塑膠在工作電極上封裝四塊小電池，具體的封裝方式如圖1所示，封裝后小電池I—V測試性能如圖2所示：

從I—V測試結(jié)果看出，封裝后四塊小電池效率有較明顯差別，說明需要進(jìn)一步完善封裝工藝，以保證電池性能穩(wěn)定性。

3 受光面積對電池測試結(jié)果的影響

小面積和大面積測試，對電池I-V測試結(jié)果有非常大的影響。本實驗中，我們對同一塊電池進(jìn)行了受光面積分別為2*1.8cm2和0.2cm2的I-V測試，I-V測試結(jié)果為：

可以看出，電池小面積測試得到的能量轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于大面積下測試得到的能量轉(zhuǎn)化效率。究其原因，一般認(rèn)為當(dāng)電池大面積化后，在薄膜中運動時電子損失增大，導(dǎo)致電池測試效率下降。

4 總結(jié)

針對我校材料類專業(yè)太陽電池性能測試實驗中，部分學(xué)生不能很好理解電池性能差異和測試方法對測試結(jié)果影響較大的問題，我們展示了電池封裝和測試方法對電池性能和測試結(jié)果的影響。實驗結(jié)果表明，電池封裝對電池的測試效率影響明顯，而電池大面積測試導(dǎo)致電池效率急劇下降。該實驗說明，要獲得真實準(zhǔn)確的電池性能測試結(jié)果，需要完善的電池封裝工藝和科學(xué)的測試方法。這對于學(xué)生正確地認(rèn)識實驗過程和結(jié)果的關(guān)系、糾正“好的測試儀器就能真實準(zhǔn)確測出實驗結(jié)果”這一片面思想是十分有益的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Xiaobo Zhang， Hanmin Tian， Xiangyan Wang， Guogang Xue， Zhipeng Tian， Jiyuan Zhang， Shikui Yuan， Tao Yu， Zhigang Zou， The role of oxygen vacancy-Ti3+ states on TiO2 nanotubes surface in dye-sensitized solar cells， Materials Letters， 2013， 100： 51-53.

[2]Xiaobo Zhang， Hanmin Tian， Xiangyan Wang， Guogang Xue， Zhipeng Tian， Jiyuan Zhang， Shikui Yuan， Tao Yu， Zhigang Zou， The different electron transport of two nanotubes incorporated in working electrode of dye-sensitized solar cells， Journal of Alloys and Compounds， 2013， 578： 309-313.endprint