未来型太阳能电池_染料敏化太阳能电池研究进展.pdf

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1、透视INSIGHT未来型太阳能电池—染料敏化太阳能电池研究进展■文/黄礼华魏明灯福州大学新能源材料研究所福州大学化肥催化剂国家工程研究中心20世纪以来，随着世界经济的发展半导体硅太阳能电池得到蓬勃发展。目染料敏化太阳能电池属于光电化与人口的急剧增长，能源日益成为人类前，硅系太阳能电池大致上可分为单晶学电池，其结构主要可以分为3部分：亟待解决的重大问题。目前，能源消耗主硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池，但是硅负极（工作电极）、电解质和对电极。要是来自化石燃料等，由于化石燃料的系太阳能电池的缺点是工艺条件苛刻、在导电基底上

2、制备一层多孔的纳米储量以及使用所带来的环境污染问题，制造成本过高，不利于广泛应用。因此，晶氧化物半导体膜，然后再将染料分人们开始把目光投向可再生清洁能源。除硅太阳能电池外，人们也在不断研发子吸附在多孔膜中，这样就构成负极可再生能源包括生物能、风能、潮汐能、其他材料的太阳能电池，不断提出新的（cathode），即工作电极。正极（anode）核能以及太阳能等，其中，太阳能作为一电池结构，例如砷化镓（GaAs）、硫化镉一般是沉积铂的导电玻璃。电解质介于种可再生能源，具有其它能源不可比拟（CdS2）、铜铟镓硒（CuInGa

3、Se）薄膜电池正极和负极之间，且包含氧化还原电--的优点，取之不尽、用之不竭、安全、无污等，但是这些电池的原料太昂贵且不宜对，最常用的氧化还原电对是I3/I。将染、不受地理条件的限制等。太阳每年向大面积制备，有些材料由于剧毒以及对工作电极和对电极组装成电池注入电24地球辐照的能量大约是3×10J，是目环境的污染而应用受限。近年来，人们发解质后，从电极引出导线接到负载上，前人类可利用能源的1万倍，即使地球展了一种新颖的太阳能电池——染料产生电压和电流。染料敏化太阳能电上一小部分的太阳能得到利用，许多能敏化太阳能电池（

4、DSSCs），虽然目前它池的工作原理示意图详见图1。..源问题就都可以迎刃而解。因此，利用的转换效率不如硅太阳能电池高，而且1991年，Gratzel等人在Nature上太阳能的研究和应用受到世界的重视，稳定性也需要进一步提高，但是它的制报道了一种价格低廉的染料敏化纳米[1]其中，太阳能电池是世界各国政府最重备工艺简单、原材料来源丰富、成本低晶太阳能电池，在模拟太阳光的照视的研究课题之一。廉，具有更高的市场前景及推广普及价射下，获得了7.1%的光电转换效率，[2]1954年，单晶硅太阳能电池在贝值，被誉为第三代太阳

5、能电池。因此，染这一结果比日本坪村等人用ZnO为尔实验室诞生，其转换效率为6%，这是料敏化太阳能电池也被认为是有可能电极电池的效率1.5%大为提高，也引第一个实用化的光电转换器件。从此，成为未来太阳能电池的主导。起了世界各国科学家的关注。随后，58AdvancedMaterialsIndustryINSIGHT透视..[23]和blackdye外，新开发的染料如C101Gratzel小组用2，2′，7，7′-四(N，和C102两种钌的吡啶络合物染料，其光N-二对甲氧基苯基氨基)-9，9′-螺[5]电转换效率达11.

6、3%。近年来基于纯环二芴(OMeTAD)作为空穴传输材料有机染料的DSSCs发展较快，其光电转制备染料敏化太阳能电池，得到了单色换效率已经与多吡啶钌类的染料相当。光转换效率33%；后来，他们又报道了[15]Humphry-Baker等以二氢吲哚染料以该材料掺杂4-叔丁基吡啶作为空穴D149为敏化剂，在全太阳光照射下得到传输层、光电转换效率为2.56%的电池[24]DSSCs的能量转换效率高于9%。Wang。虽然用有机空穴传输材料作为染料[16]等合成的噻吩类染料C217，在标准敏化太阳能电池的固态电解质研究非注：c

7、b代表导带，vb代表价带。图1电池工作原理示意图光照条件下，DSSCs能量转换效率为常活跃，但是对于改善有机空穴传输材..Gratzel等人于1993年、2003年先后报9.8%。另外，把吸收光谱互补的两种染料和纳米多孔膜的接触，提高空穴传输道了这种太阳能电池效率达到10％和料结合起来，在可见和近红外区可以得速率、降低有机空穴传输材料本身电阻[3-4]到宽的吸收谱。Ogura等[17]将吲哚类染等问题还需进一步的研究。10.6%的新记录。2008年，我国中国科学院长春应用化学研究所的王鹏等料D131和黑染料混合物作

8、为敏化剂，得在导电基底应用方面，由于玻璃[5]到11%的光电转换效率，这两类染料的等硬性基板的原因，传统染料敏化太人把这一记录提高到11.3%的水平。DSSCs的核心部分是纳米晶多孔光学影响是相互促进的，生色团之间没阳能电池存在的最大问题是坚硬的板膜半导体电极。纳米晶半导体膜的形有影响，这为多种有机染料的综合利用块状电池板，限制了它的许多日常用态、直径、表面