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1、碳纳米管在染料敏化太阳能电池中的应用收稿日期:??作者简介:栾静繁一,女,硕士研究生。?。通讯联系人:张爱波一,女,副教授。?:。基金项目:西北工业大学研究生创业种子基金。碳纳米管在染料敏化太阳能电池中的应用栾静繁,张爱波,赵纯颖。孙黎西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安摘要:染料敏化太阳能电池结合了染料光敏剂和无机半导体的优势,具有较宽的光谱响应范围、对环境友好、制造工艺简单等特点,应用前景广阔。碳纳米管特殊的几何形状和导电性对于提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率有显著作用。本文介绍了碳纳米管在有机染料敏化太阳能电池中各个主要工作部分的应用。关键词:染料敏化太阳能电
2、池;碳纳米管;有机光敏剂;对电极;电解质中图分类号:.文献标识码:文章编号:??染料敏化太阳能电池结合了染料光敏剂和无机半导体的对电极就是载铂的导电玻璃;电解质溶液则填充在工作的优势,具有较宽的光谱响应范围,制造工艺简单、成本电极和对电极之间。较低,对环境友好,应用前景广阔。瑞士洛桑高等工业学.染料敏化太阳能电池的工作原理校的等?在世纪年代成功开发了染料敏化太染料敏化太阳能电池的工作过程其实就是将太阳转换阳能电池,并在年取得重大突破,使其光成为电能的过程。在此过程中,首先由染料吸收太阳光的电转换效率达到了惊人的.%。此后,人们一直致力于寻能量,从基态跃迁到激发态;然后,激
3、发态的染料分子将找更加高效的新方法、新材料,并且应用于染料敏化太阳电子注入到半导体的导带当中,这个过程中的注入速率是能电池中以进一步提高其光电转换效率。非常关键的,如果注入速率过慢,产生的电子就会同染料碳纳米管具有独特的电子结构和较宽的吸收谱带等中的空穴复合:第步则是电解质还原氧化态的染料,目的特点,可以作为较好的电子受体。而有机光敏剂一般具是让染料再生;最后电子流入到外电路中,而氧化态的电有共轭结构,作为电子给体可以和碳纳米管表面的电子解质扩散到电极上使得电子再生。发生强烈相互作用,其特殊的大丌键结构在促进碳纳米管.有机染料光敏剂的结构及优点聚集体解聚的同时,也赋予其优
4、越的物理、化学性质,..有机染料光敏剂的结构光敏剂激发态的寿命越长就越有利于电子的注入,如将其应用于染料敏化太阳能电池中可使光电转化效率显著提高,已成为今年来的研究热点之一。果激发态的寿命太短,电子有可能在注入到半导体导带之前就已经衰减到基态,所以光敏剂的选择成为了太阳能电池的关键问题。而有机染料光敏剂的结构基本上都是电子染料敏化太阳能电池的工作机理供体一丌共轭体系一电子受体即??结构。这种结构在激发态下能够有效地转移分子内部的电子,并且如果基.染料敏化太阳能电池的结构团带有羧基或羟基等官能团将大大加速电子的注入过程。染料敏化太阳能电池主要由部分组成:工作电极、一丌一染料
5、的特点是结构优化相对方便,电子受体、电电解质和对电极。工作电极又名光电极,由染料与其承载子给体和共轭体系可以分别独立修饰,这样就给光电能体共同组成,也是染料敏化太阳能电池的核心部分;传统《粘接》杂志社咨询电话:?传真:?网址:..矗罴综述量之间的转换创造了便利的条件。用..有机染料光敏剂的主要优点选择有机染料作为光敏剂的主要优点有在电.碳纳米管在染料敏化太阳能电池的工作电极中的极表面有良好的吸附性,不容易脱附,可以快速的达到吸应用附平衡吸收谱带比较宽,在可见光区有较强的吸收碳纳米管可以代替传统的,介孔薄膜材料,与有机带,而传统的硅基太阳能电池则无法吸收波长以上染料相互修饰
6、,在染料敏化太阳能电池中作为染料的承载的太阳能”激发态寿命长,并且电荷传输效率也很体,并起到电子接收体和传输体的作用。卟啉、芘等有机高,能有效降低激发态的淬灭:对光能的捕获效率染料在可见光区有着良好的吸收范圈,可作为典型的电高,其量子产率通常可高达,几乎所有捕获的光子子给体。碳纳米管可与有机光敏剂相互修饰,染料分子吸都可以有效地电荷分离在初级和次级的电子转移过收太阳光后由基态跃迂到激发态,激发态染料电子迅速注程中的自由能损耗非常小激发态的氧化还原电势入碳纳米管中,又立刻从碳纳米管传递到导电基材。碳纳非常低,可以保证染料激发态电子注入导带之中。米管的电阻非常小,甚至可与铜等
7、材料相媲美而且由于其特殊的轴向结构,电子在其内只能一维的前进或者后退,侧壁石墨结构的对称性阻止了电子的背散射,这样就碳纳米管及其在染料敏化太阳能电池中的应大大减少了电子与空穴复合的几率并且提高了光敏剂导出用机理电子的速率。等一直致力于研究增宽染料分子吸收谱带的.碳纳米管简介方法,他将甲酸基卟啉和二氨基芘化学连接并修饰单壁碳自年日本科学家首次发现碳纳米管纳米管。用?光谱共同表征其产物,~光,以来”,现已成为各个领域的研究热谱和荧光光谱表明包覆后的卟啉带和带明显加宽,荧光点。碳纳米管具有完美的三维结构,相对于标;隹饱和甘汞几乎完全
