染料敏化太陽(yáng)能電池

Dye-sensitizedSolarCells匯報(bào)人：劉宏震目錄太陽(yáng)能電池分類(lèi)DSSC的結(jié)構(gòu)和機(jī)理DSSC的電化學(xué)檢測(cè)DSSC的制備太陽(yáng)能電池的分類(lèi)硅太陽(yáng)能電池單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%。

多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率,抗輻照能力強(qiáng),對(duì)熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池納米晶太陽(yáng)能電池染料敏化太陽(yáng)能電池納米TiO2晶體化學(xué)能太陽(yáng)能電池優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10%以上，制作成本僅為硅太陽(yáng)電池的1/5～1/10，壽命能達(dá)到20年以上。鈣鈦礦材料電池光吸收層是一種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化的材料2014年5月，加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的Yang等已經(jīng)此效率提升到19.3%FTOTiO2dyeElectrolytePtFTO“三明治”夾層結(jié)構(gòu)負(fù)極：FTO/TiO2/Dye電解質(zhì)：氧化還原電對(duì)常用I-/I3-正極：Pt/FTO(1)光吸收捕獲(2)激子解離(3)染料再生(4)半導(dǎo)體中電子的輸運(yùn)(5)電解質(zhì)再生(6)非注入失活(7)半導(dǎo)體中電子與氧化態(tài)染料復(fù)合(8)半導(dǎo)體中電子與電解質(zhì)中氧化物的復(fù)合1、2、3、4、6、7、8都與染料、TiO2的關(guān)系有關(guān)5在對(duì)電極界面發(fā)生，3、8受O/R在電解質(zhì)中的傳輸影響3、5、8受電解質(zhì)成分影響準(zhǔn)備導(dǎo)電玻璃（FTO)清洗，確定導(dǎo)電面半導(dǎo)體納米晶多孔膜納米晶TiO2多孔膜電極的修飾表面修飾物理方法：氧等離子體和離子束處理，改善薄膜表面態(tài)化學(xué)方法：TiCl4，酸等修飾納米多孔薄膜，優(yōu)化界面接觸特性表面包覆：核-殼結(jié)構(gòu)，抑制電子的復(fù)合，抑制暗電流的產(chǎn)生，如TiO2@Al2O3。元素參雜材料受摻雜的影響，使晶格常數(shù)發(fā)生偏離，大大影響材料的本征缺陷和外來(lái)雜質(zhì)的濃度和類(lèi)型，帶來(lái)能帶結(jié)構(gòu)的變化必將影響電子和空穴的復(fù)合。形貌控制納米晶顆粒、納米棒、納米管、納米花、納米片、納米樹(shù)、納米線-納米片結(jié)構(gòu)、多層納米線等。染料的制備天然染料合成染料對(duì)太陽(yáng)光的吸收,并把光電子傳輸?shù)絋iO2的導(dǎo)帶上,其性能的優(yōu)劣對(duì)DSSC光電轉(zhuǎn)化效率起著決定性的作用。1)與TiO2納米晶半導(dǎo)體電極表面有良好的結(jié)合性能,這要求其分子中含有能與TiO2結(jié)合的官能團(tuán),如-COOH2)在可見(jiàn)光區(qū)有較強(qiáng)的、盡可能寬的吸收帶,以吸收更多的太陽(yáng)光,捕獲更多的能量,提高光電轉(zhuǎn)換效率;3)染料的氧化態(tài)和激發(fā)態(tài)的穩(wěn)定性較高,且具有盡可能高的可逆轉(zhuǎn)換能力,即經(jīng)過(guò)上百萬(wàn)次的可逆轉(zhuǎn)換而不會(huì)分解;多吡啶釕配合物4)激發(fā)態(tài)壽命，適當(dāng)?shù)难趸€原電勢(shì)等因素?zé)Y(jié)和敏化對(duì)電極鉑電極電沉積法磁控濺射法熱分解法把H2PtCl6溶液涂抹在FTO導(dǎo)電玻璃上，在加熱條件下使H2PtCl6分解為Pt納米顆粒碳對(duì)電極低電阻，良好的催化性能熱封膜熱壓密封電解質(zhì)注入電解質(zhì)在染料敏化太陽(yáng)能電池中起著傳輸電子和再生染料的作用。I－／I3－氧化還原電對(duì)具有很好的穩(wěn)定性和可逆性、高的擴(kuò)散常數(shù)，但I(xiàn)2具有腐蝕性以及對(duì)可見(jiàn)光吸收的副作用，促使工作者尋找新的氧化還原電對(duì)。有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)一般比較低，具有高的蒸汽壓，容易揮發(fā)，太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性受到影響。液體電解液的密封工藝復(fù)雜，長(zhǎng)期放置會(huì)造成電解液泄漏，而且，密封劑很容易與電解液發(fā)生反應(yīng)。有機(jī)溶劑具有一定的毒性。液體電解質(zhì)中微量的水可以導(dǎo)致染料脫附。

為了上述缺點(diǎn)，各國(guó)的研究者都在積極的開(kāi)發(fā)各種固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、高分子電解質(zhì)和空穴傳輸材料。液態(tài)電解質(zhì)存在的問(wèn)題性能的檢測(cè)模擬光源：J-V曲線，J-V-hv關(guān)系，特征Jsc,Voc,FF,電化學(xué)阻抗譜（EIS）：通過(guò)數(shù)據(jù)擬合，可以獲得EL/Pt-TCO的電荷傳遞電阻，Dye-TiO2/EL界面的電荷復(fù)合電阻，電解質(zhì)的能斯特