染料敏化太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介

1、染料敏化太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介染料敏化太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介DSSC原理DSC的結(jié)構(gòu)組成：主要由納米多孔半導(dǎo)體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質(zhì)、對(duì)電極和導(dǎo)電基底等幾部分組成。納米多孔半導(dǎo)體薄膜通常為金屬氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明導(dǎo)電膜的玻璃板上作為DSC的負(fù)極。對(duì)電極作為還原催化劑，通常在帶有透明導(dǎo)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(fù)極間填充的是含有氧化還原電對(duì)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(yáng)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(dǎo)體的導(dǎo)帶中；⑶電子擴(kuò)散至導(dǎo)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(duì)電極接受電子后被還原，從而完成一個(gè)循環(huán)；⑹和⑺分別為注入到TiO2導(dǎo)帶中的電子和氧化態(tài)染料間的復(fù)合及導(dǎo)帶上的電子和氧化態(tài)的電解質(zhì)間的復(fù)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(dǎo)帶中去，多層敏

3、化劑的吸附反而會(huì)阻礙電子運(yùn)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(xué)吸附到電極上；染料分子的光譜響應(yīng)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(jī)理還不十分清楚，有Weller等的隧穿機(jī)理、Lindquist等的擴(kuò)散模型等，有待于進(jìn)一步研究。DSC特點(diǎn)與發(fā)展前景DSC與傳統(tǒng)的太陽(yáng)電池相比有以下一些優(yōu)勢(shì)：⑴壽命長(zhǎng)：使用壽命可達(dá)1520年；⑵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，生產(chǎn)工藝

4、簡(jiǎn)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(yáng)能電池的15～110，預(yù)計(jì)每蜂瓦的電池的成本在10元以內(nèi)。⑸生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)毒無(wú)污染；經(jīng)過(guò)短短十幾年時(shí)間，染料敏化太陽(yáng)電池研究在染料、電極、電解質(zhì)等各方面取得了很大進(jìn)展。同時(shí)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(wù)于人類，還需要全世界各國(guó)科研工作者的共同努力。這一新型太陽(yáng)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(jì)成各種形狀的太陽(yáng)能電池使之多樣化。總之染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池有著十分廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景，是具有相當(dāng)廣泛應(yīng)用前景的新型太陽(yáng)電池。相信在不久的將來(lái)，染料敏化太陽(yáng)電池將會(huì)走進(jìn)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(yáng)能電池的大尺寸面板，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換效率試驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)為9.3%。2004年，染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池

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