染料敏化太陽能電池簡介

1、染料敏化太陽能電池簡介染料敏化太陽能電池簡介DSSC原理DSC的結(jié)構(gòu)組成：主要由納米多孔半導體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質(zhì)、對電極和導電基底等幾部分組成。納米多孔半導體薄膜通常為金屬氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明導電膜的玻璃板上作為DSC的負極。對電極作為還原催化劑，通常在帶有透明導電膜的玻璃上鍍上鉑。敏化染料吸附在納米多孔二氧化鈦膜面上。正負極間填充的是含有氧化還原電對的電解質(zhì)，最常用的是I3I。DSC工作原

2、理如下圖所示：⑴染料分子受太陽光照射后由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)；⑵處于激發(fā)態(tài)的染料分子將電子注入到半導體的導帶中；⑶電子擴散至導電基底，后流入外電路中；⑷處于氧化態(tài)的染料被還原態(tài)的電解質(zhì)還原再生；⑸氧化態(tài)的電解質(zhì)在對電極接受電子后被還原，從而完成一個循環(huán)；⑹和⑺分別為注入到TiO2導帶中的電子和氧化態(tài)染料間的復合及導帶上的電子和氧化態(tài)的電解質(zhì)間的復合研究結(jié)果表明：只有非?？拷黅iO2表面的敏化劑分子才能順利把電子注入到TiO2導帶中去，多層敏

3、化劑的吸附反而會阻礙電子運輸；染料色激發(fā)態(tài)壽命很短，必須與電極緊密結(jié)合，最好能化學吸附到電極上；染料分子的光譜響應范圍和量子產(chǎn)率是影響DSC的光子俘獲量的關(guān)鍵因素。到目前為止，電子在染料敏化二氧化鈦納米晶電極中的傳輸機理還不十分清楚，有Weller等的隧穿機理、Lindquist等的擴散模型等，有待于進一步研究。DSC特點與發(fā)展前景DSC與傳統(tǒng)的太陽電池相比有以下一些優(yōu)勢：⑴壽命長：使用壽命可達1520年；⑵結(jié)構(gòu)簡單、易于制造，生產(chǎn)工藝

4、簡單，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；⑶制備電池耗能較少，能源回收周期短；⑷生產(chǎn)成本較低，僅為硅太陽能電池的15～110，預計每蜂瓦的電池的成本在10元以內(nèi)。⑸生產(chǎn)過程中無毒無污染；經(jīng)過短短十幾年時間，染料敏化太陽電池研究在染料、電極、電解質(zhì)等各方面取得了很大進展。同時在高效率、穩(wěn)定性、耐久性、等方面還有很大的發(fā)展空間。但真正使之走向產(chǎn)業(yè)化，服務于人類，還需要全世界各國科研工作者的共同努力。這一新型太陽電池有著比硅電池更為廣泛的用途：如可用塑料或

5、金屬薄板使之輕量化，薄膜化；可使用各種色彩鮮艷的染料使之多彩化；另外，還可設(shè)計成各種形狀的太陽能電池使之多樣化?？傊玖厦艋{米晶太陽能電池有著十分廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景，是具有相當廣泛應用前景的新型太陽電池。相信在不久的將來，染料敏化太陽電池將會走進我們的生活。DSC發(fā)展大事記2004年，日立制作所試制成功了色素（染料）增感型太陽能電池的大尺寸面板，在實驗室內(nèi)進行的光電轉(zhuǎn)換效率試驗中得出的數(shù)據(jù)為9.3%。2004年，染料敏化納米晶太陽能電池

6、開發(fā)商PeccellTechnologies公司(Peccell)宣布其已開發(fā)出電壓高達4V(與鋰離子電池電壓相當)的染料敏化納米晶太陽能電池，可作為下一代太陽能電池，有可能逐漸取代基于硅元素的太陽能電池產(chǎn)品2004年，日本足立教授領(lǐng)導的研究組用TiO2納米管做染料敏化納米晶太陽能電池電極材料其光電轉(zhuǎn)換效率可達5%，隨后用TiO2納米網(wǎng)絡(luò)做電極其光電轉(zhuǎn)換效率達到9.33%。2006年，日本岐阜大學(GifuUniversity)開發(fā)的基