Theoretical modelling of the electrode thickness effect on maximum power point of dye-sensitized solar cell

Authors


Abstract

The maximum power point (MPP) of a dye-sensitized solar cell (DSSC) is often more important than the open-circuit voltage and the short-circuit current as MPP better represents the DSSC power output and energy conversion efficiency. In this investigation, the DSSC J–V characteristics and MPP were studied using a simple theoretical electron diffusion model. Parametric analyses were performed to determine the particular effect of electrode thickness on the MPP output. The analytical results are well consistent with the experimental results published in the literature. In the optimization analysis, it was specially found that the optimal electrode thickness for the highest MPP is rather insensitive to the operating conditions. It implies that an optimally designed DSSC can be always operated at its highest MPP regardless of any geographical, seasonal, and solar hour factors. Such an important attribute facilitates the design and manufacture of DSSC for worldwide commercialization at competitive costs.

Abstract

Le point de puissance maximum MPP d'une cellule solaire sensibilisée au colorant (DSSC) est souvent plus important que le voltage en circuit ouvert et le courant en court-circuit vu que le MPP représente mieux la puissance en sortie et l'efficacité de conversion de l'énergie de la DSSC. Dans cette étude, les caractéristiques de la DSSC J–V et le MPP ont été étudiées à l'aide d'un modèle de diffusion d'électrons théoriques. Des analyses paramétriques ont été effectuées pour déterminer l'effet particulier de l'épaisseur des électrodes sur la sortie MPP. Les résultats analytiques concordent bien avec les résultats expérimentaux de la littérature scientifique. Dans l'analyse d'optimisation, on a trouvé en particulier que l'épaisseur optimale des électrodes pour le MPP le plus élevé est plutôt insensible aux conditions opératoires. Cela signifie qu'une DSSC de conception optimale peut toujours fonctionner à son MPP le plus élevé quels que soient les facteurs géographiques, saisonniers et d'heures d'ensoleillement. Cet atout important facilite la conception et la fabrication des DSSC pour une commercialisation mondiale à des coûts compétitifs.

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