染料敏化太陽(yáng)能電池（DSCs）由于具有制備簡(jiǎn)單、廉價(jià)高效的優(yōu)點(diǎn)在過(guò)去的十幾年被廣泛研究。12通過(guò)制備新材料和新形貌的半導(dǎo)體，3使用設(shè)計(jì)合成新染料，456制備新的電解質(zhì)設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的電池7等手段可以提高電池對(duì)光的利用率，增加電子收集效率并抑制暗反應(yīng)，因此可以在一定程度上改善電池的光電性能，提高光電轉(zhuǎn)化效率/）和穩(wěn)定性。目前，DSCs的轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到了11%-12%，8并在較高的溫度下（80-85°C）展現(xiàn)了良好的穩(wěn)定性。8最近，窄帶隙的無(wú)機(jī)量子點(diǎn)（QDs）材料如CdSe、CdS等被嘗試作為無(wú)機(jī)敏化劑用在DSCs上，制作了量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池（QDSCs），這種窄帶隙的無(wú)機(jī)量子點(diǎn)材料和傳統(tǒng)的敏化劑相比具有如下優(yōu)點(diǎn)（1）QDs的帶隙可以通過(guò)改變顆粒的大小實(shí)現(xiàn)可控調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以調(diào)控QDs的光譜響應(yīng)范圍，以達(dá)到和太陽(yáng)光譜良好的匹配；（2）QDs作為無(wú)機(jī)敏化劑，和傳統(tǒng)的敏化劑相比具有高的摩爾消光系數(shù)，可以提高太陽(yáng)光的利爪率；（3）量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池可以利用熱電子產(chǎn)牛多個(gè)電子空穴對(duì)，因此具有更高的理論轉(zhuǎn)化效率（44%），而在傳統(tǒng)的DSCs中，這種熱電子的能量通過(guò)放熱而損失掉。正是基于上述的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)QDSCs的研究最近成為熱點(diǎn)。

電解質(zhì)為QDSCs的重要組成部分，目前使用效果最好的電解質(zhì)是以水為溶劑的多硫電解質(zhì)/u°在電池工作時(shí)，電解質(zhì)中的多硫離子分別在光陽(yáng)極和光陰極的表面發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，即通過(guò)向QDs傳遞電子實(shí)現(xiàn)QDs的再生，并在光陰極接受電子而使電池完成一個(gè)完整的循環(huán)。因此電解質(zhì)對(duì)電池性能有很大的影響。

室溫條件下，基于多硫電解質(zhì)的QDSCs已經(jīng)達(dá)到了大于4%的轉(zhuǎn)化效率。9在此基礎(chǔ)上，一些課題組展開(kāi)了QDSCs穩(wěn)定性的研究。但是，這些穩(wěn)定性的測(cè)試大多是在室溫條件下進(jìn)行的，而實(shí)用化的QDSCs要求電池在長(zhǎng)期光照下工作。在長(zhǎng)期光照下，電池（包括電解質(zhì)）的溫度會(huì)升高。在升溫過(guò)程中，溫度對(duì)電解質(zhì)和電池性能有怎樣的影響，前幾乎沒(méi)存研究。然而，研究電解質(zhì)和電池性能在升溫過(guò)程中的變化情況對(duì)于促進(jìn)QDSCs的實(shí)用化具有指導(dǎo)意義。本文系統(tǒng)研究了多硫電解質(zhì)的導(dǎo)電性能和電池的光電性能隨溫度的變化。

2的等效電路是對(duì)25-65°C下測(cè)得的一系列阻抗譜圖進(jìn)行擬合的結(jié)果以25和40°C的阻抗譜圖為例，可以看出，采用該等效電路進(jìn)行擬合，可以得到可信度比較高的結(jié)果（中，點(diǎn)為測(cè)得的結(jié)果，線(xiàn)為擬合的結(jié)果）。在這個(gè)等效電路圖中，兄代表了電解質(zhì)、硫化亞銅電極以及導(dǎo)線(xiàn)的歐姆電阻，凡值可以從阻抗圖的起點(diǎn)讀出的結(jié)果，Zd為和多硫離子在電解質(zhì)中擴(kuò)散相關(guān)的擴(kuò)散阻抗，可以用下式來(lái)表達(dá)：為第個(gè)半圓的峰頻率。

將擬合得到的尤和凡值示于。從（a）可以看出兄，值隨溫度的升高變化不大，且扎值在0.12-0.35Q-cm：范圍內(nèi)滿(mǎn)足兄t小于1Q-cm2的要求，17和報(bào)道的多硫電解質(zhì)/硫化亞銅體系的兄，值（0.25相似。18如此小兄，的反映了所制作的硫化亞銅電極具有良好的催化性能。正是由于硫化亞銅電極對(duì)多硫離子氧化還原過(guò)程良好的催化性能，使得多硫離子和硫化亞銅電極之間傳輸電子的過(guò)程所越過(guò)的能壘比較小，因此，溫度對(duì)該過(guò)程的影響也就不明顯。（b）為多硫離子擴(kuò)散電阻凡值隨溫度的變化情況，可以看出，隨著溫度的升高，凡值變小。例如25°C的札值為53Q，當(dāng)溫度升高至40°C，/U直減小至2465°C時(shí)札值為3.5這說(shuō)明在較篼的溫度下，多硫離子的擴(kuò)散阻力變小，這和和的結(jié)果是一致的。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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3.2溫度對(duì)電池性能的影響將多硫電解質(zhì)、制備的光陽(yáng)極和光陰極組裝成完整的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池，并測(cè)試了電池在不同溫度下的光電流電壓曲線(xiàn)，結(jié)果如（a）所示。相應(yīng)的電池性能參數(shù)如開(kāi)路電壓（K）、短路電流（人）、填充因子（FF）、光電轉(zhuǎn)化效率（/）、最大輸出功率CP）及最大輸出功率對(duì)應(yīng)的電壓（數(shù)據(jù)列在表1的效率隨著溫度的升高下降得非常明顯，比如，在45以看出，隨著溫度的升高，電池的最佳輸出功率逐漸降低，最佳功率對(duì)應(yīng)的電壓相應(yīng)的變小，這意味著隨著溫度的升高，電池在最佳負(fù)載下，對(duì)外電路輸出的功率和電壓逐漸降低。

效率的降低主要是由于開(kāi)路電壓和短路電流的降低引起（a和表1）。暗反應(yīng)是引起開(kāi)路電壓降低的主要原因，因?yàn)榘捣磻?yīng)的存在可以降低二氧化鈦的費(fèi)米能級(jí)。為QDSC在不同溫度下的暗電流可以看出，隨著溫度的升高，暗電流是逐漸增大的，而且暗電流的起始電位越來(lái)越小。說(shuō)明在高的溫度下，二氧化欽中的電子和電解質(zhì)中的多硫離子的復(fù)合越來(lái)越容易發(fā)生，導(dǎo)致了開(kāi)路電壓的降低，這種開(kāi)路電壓隨溫度的升高而降低的現(xiàn)象在染溫度與（a）凡，和（b）凡的關(guān)系料敏化太陽(yáng)能電池中也存在。19用電化學(xué)阻抗的方法測(cè)試了電池在暗態(tài)下開(kāi)路電壓附近不同溫度時(shí)的阻抗（所加偏壓為-0.57V），為所得到的Bode圖。圖中1-1000Hz頻率范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的峰與電子在二氧化鈦和多硫離子之間轉(zhuǎn)移有關(guān)。由可以看出峰值頻率值隨溫度的升高而增大。峰值頻率咖的倒數(shù)對(duì)應(yīng)電子壽命（fI/co，求得的電子壽命數(shù)據(jù)列于表1.可以看出電子壽命隨溫度升高而減小，意味著暗反應(yīng)越來(lái)越容表1量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池的光電性能參數(shù)及電子壽命電池在不同溫度下的光電流-電壓曲線(xiàn)（a）和輸出功率隨電壓變化關(guān)系（b>易發(fā)生。與所測(cè)得的暗電流隨溫度升高而增大果一致，這在一定程度上解釋了為什么開(kāi)路電溫度升高而減小。

由-4的結(jié)果可以知道，隨著溫度的升，解質(zhì)的電導(dǎo)率逐漸增大，多硫離子在電解質(zhì)中散阻力也逐漸減小，這對(duì)提高電池的短路電流利的。然而，從a和表1的數(shù)據(jù)來(lái)看，短路電但沒(méi)有隨溫度的升高而增加，反而有明顯降低勢(shì)。這可以從兩方面來(lái)解釋?zhuān)怆娏鱬h由注入流G/d和暗反應(yīng)電流兩者之差決定：：°一方面，如所示，溫度的升高導(dǎo)致了的急，力口。另一方面，在溫度升高的過(guò)程中，量子點(diǎn)在化鈦表面會(huì)脫落（脫附），這可以由進(jìn)行說(shuō)曰中，我們測(cè)試了新制備的光陽(yáng)極的紫外吸i譜，然后將同一塊光陽(yáng)極浸泡在45°C的多硫質(zhì)中1h（模擬電池測(cè)試過(guò)程），然后測(cè)試該光陽(yáng)結(jié)隨的壓電擴(kuò)有不趨子5，的是流的電劇枚電極（3）增氧在光解的電池在不同溫度下的暗電流密度（/）電池在不同溫度下的Bode圖和光譜在暗態(tài)-0.57的偏壓下的測(cè)試譜新制備的光陽(yáng)極及其在4S的多硫電解質(zhì)中浸泡lh后的吸收光譜紫外-可見(jiàn)吸收光譜。通過(guò)吸收強(qiáng)度的變化可以反映光陽(yáng)極吸附量子點(diǎn)的多少。21由可知，盡管光陽(yáng)極采用ZnS進(jìn)行了包覆，但是，光陽(yáng)極在45°C的多硫電解質(zhì)中浸泡丨h(huán)后，光陽(yáng)極的吸收強(qiáng)度明顯變?nèi)?，說(shuō)明了量子點(diǎn)的脫落。量子點(diǎn)的脫落會(huì)導(dǎo)致‘的減小。因此，的減小和的增大兩者共同作用，導(dǎo)致了光電流隨溫度的升高而減小。

需要指出的是，對(duì)于采用多硫電解質(zhì)的QDSCs而言，溫度升高導(dǎo)致的電導(dǎo)率的提高對(duì)短路電流的貢獻(xiàn)是可以忽略的。這是因?yàn)槎嗔螂娊赓|(zhì)具有較高的電導(dǎo)率，因此，光電流并不受電解質(zhì)的擴(kuò)散控制。

在染料敏化太陽(yáng)能電池的研究中也有類(lèi)似的現(xiàn)象：（1）當(dāng)采用流動(dòng)性大的液態(tài)電解質(zhì)時(shí)，由于暗反應(yīng)的存在，電池的短路電流隨著溫度的升高而減??；19（2）當(dāng)采用流動(dòng)性比較小的電解質(zhì)時(shí)，由于電解質(zhì)的電導(dǎo)率比較小，短路電流受電解質(zhì)的擴(kuò)散控制，溫度升高導(dǎo)致電解質(zhì)電導(dǎo)率的升高，使得短路電流隨溫度的升高起初是增大的，最后，達(dá)到一個(gè)平臺(tái)或減小。丨6從表1的數(shù)據(jù)可以看出，QDSCs的填充因子隨溫度的變化并不規(guī)律，如25°C時(shí)的填充因子為0.305，而30和40°C時(shí)的填充因子分別為0.368和0.327，明顯高于25°C時(shí)的數(shù)值。和染料敏化太陽(yáng)能電池一樣，QDSCs的填充因子受多種因素的影響，如暗反應(yīng)2224和電池內(nèi)部串聯(lián)電阻25（包括電子在二氧化鈦膜中的傳輸電阻、電解質(zhì)的擴(kuò)散電阻等）。一般情況下，暗反應(yīng)增加會(huì)導(dǎo)致填充因子的減小廣24而串聯(lián)電阻的減小有利于提高電池的填充因子。25電池在不同溫度下的計(jì)時(shí)電流由可以看出，隨著溫度的升高，電池的暗反應(yīng)逐漸增大，不利于填充因子的提高。但是，電子在二氧化鈦膜中的傳輸電阻25和電解質(zhì)的擴(kuò)散電阻（（b））隨著溫度的升高而降低，這有利于減小串聯(lián)電阻，進(jìn)而有利于提高電池的填充因子。因此，可以看出，由于溫度的升高引起的暗反應(yīng)的增加和串聯(lián)電阻的減小對(duì)填充因子變化趨勢(shì)的影響是相反的，這導(dǎo)致了填充因子隨著溫度的變化并不能顯示出明顯的規(guī)律。使得30和40°C時(shí)的填充因子高于25°C的數(shù)值，35°C和45°C時(shí)的數(shù)值低于25°C時(shí)的數(shù)值。這種填充因子隨溫度不規(guī)律變化的現(xiàn)象在染料敏化太陽(yáng)能電池中也存在。19需要指出的是報(bào)道的填充因子隨著暗反應(yīng)的增加而減小的情況一般是在相同溫度的條件下進(jìn)行測(cè)試的，22-2<這種情況下，串聯(lián)電阻的影響可以忽略，暗反應(yīng)起主要作用是QDSCs在光照射下的短路電流隨時(shí)間的變化情況。首先可以看出，隨著溫度的升高，短路電流是逐漸減小的，這與a和表1的結(jié)果一致。另一個(gè)比較有意思的現(xiàn)象是短路電流隨著溫度的升高衰減趨于嚴(yán)重。比如在25°C時(shí)，在測(cè)試的時(shí)間段內(nèi)（約8s），短路電流幾乎是恒定的；當(dāng)溫度升高到55°C時(shí)，在8s的測(cè)試時(shí)間內(nèi)，短路電流衰減到初始值的37%.對(duì)QDSCs而言，光照下光電流的衰減主要和量子點(diǎn)的光腐蝕有關(guān)26-‘7溫度升高導(dǎo)致的短路電流衰減越來(lái)越嚴(yán)重，說(shuō)明在較高的溫度下，量子點(diǎn)的光腐蝕趨于嚴(yán)重。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
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應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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4結(jié)論研究了溫度對(duì)多硫電解質(zhì)的導(dǎo)電性能和量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池的光電性能的影響。溫度的升高有利于電解質(zhì)電導(dǎo)率的升高和多硫離子在電解質(zhì)中的傳輸。然而，電池的性能會(huì)隨著溫度的升高而降低，這主要是由暗反應(yīng)的增大和量子點(diǎn)的脫落引起的。盡管采用多硫電解質(zhì)的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池是目前效率最高的一類(lèi)電池，然而，這種體系還存在著很多問(wèn)題：首先，電池在高溫下性能急劇衰減必然不能滿(mǎn)足室外長(zhǎng)期光照下使用；另外，以水做電解質(zhì)的溶劑，電解質(zhì)在低于o°c時(shí)會(huì)凝固，給電池的安全性能帶來(lái)隱患。因此，量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走，除了繼續(xù)提高效率以外，還必須要解決電池的高溫穩(wěn)定性問(wèn)題。