染料敏化太陽能電池

1、學(xué)號(hào)：515103001567匯報(bào)人：顏雯染料敏化太陽能電池太陽內(nèi)部進(jìn)行著劇烈的由氫聚變成氦的核反應(yīng)，并不斷向宇宙空間輻射出巨大的能量，這能量就是我們通常所說的太陽能。太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)足以維持年，相對(duì)于人類發(fā)展歷史的有限年代而言，可以說是”取之不盡、用之不竭”的能源。太陽能與太陽能利用太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，是由各種具有不同電子特性的半導(dǎo)體材料制成的平面器件。太陽能電池發(fā)展歷史：年，科學(xué)家們已經(jīng)開始研究光生伏特效應(yīng)。年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出的實(shí)用型單晶硅電池。年，以色列提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層。太陽能電池及其歷史最初太

2、陽能電池主要是廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星和航空航天領(lǐng)域，因?yàn)樵谔罩兄挥邪滋?，沒有黑夜，太陽光強(qiáng)度也不受天氣變化和季節(jié)更替的影響。如人造衛(wèi)星、宇宙空間站上的能源都是有太陽能電池提供。目前，太陽能電池已在民用電力、交通，以及軍用航海、航天等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著愈來愈大的作用。大型的可用于電話通訊系統(tǒng)、衛(wèi)星地面接收站、微波中繼站等；中型的可用于電車、輪船、衛(wèi)星、宇宙飛船等；?。ㄎⅲ┬偷暮怯糜谔柲苁直?、太陽能計(jì)算器、太陽能充電器、太陽能手機(jī)等。目前，全世界總共有萬座光伏發(fā)電設(shè)備，以色列、澳大利亞、新西蘭居于領(lǐng)先地位，美國和日本在世界光伏市場(chǎng)上占有最大的市場(chǎng)份額。美國擁有世界上最大的光伏發(fā)電廠。德國梅隆太陽能公園

3、 166兆瓦美國羚羊谷太陽能農(nóng)場(chǎng) 230兆瓦我國擁有豐富的太陽能資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年我國陸地接收的太陽輻射總量，相當(dāng)于億噸標(biāo)煤，全國總面積三分之二地區(qū)年日照時(shí)問都超過小時(shí)，特別是西北一些地區(qū)超過小時(shí)。據(jù)預(yù)計(jì)，不到年，太陽能發(fā)電的成本就會(huì)接近并低于煤電，這為我國大力開發(fā)太陽能資源提供了可能。 中國格爾木太陽能公園（青海?。?200兆瓦有機(jī)半導(dǎo)體太陽能電池硅基太陽能電池化合物半導(dǎo)體太陽能電池薄膜太陽能電池太陽能電池種類不同材料太陽能電池的比較當(dāng)前光電轉(zhuǎn)換效率較高的太陽能電池是以硅和半導(dǎo)體化合物為基體材料的電池，但其成本高，工藝復(fù)雜，使它們的應(yīng)用和發(fā)展受到局限。有機(jī)材料為基體材料的太陽能電池雖然成本低

4、、具有可柔性應(yīng)用，但光電轉(zhuǎn)換效率太低且穩(wěn)定性不好，也不適合廣泛應(yīng)用?；诩{米技術(shù)的染料敏化太陽能電池具有獨(dú)特的工作原理，且成本低、工藝簡(jiǎn)單，日益受到人們的關(guān)注。但它的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性還有待提高，是現(xiàn)在研究者非常感興趣的太陽能電池，應(yīng)用前景十分廣泛。不同材料太陽能電池的比較染料敏化太陽能電池染料敏化太陽能電池(Dyesensitized solar cells，簡(jiǎn)稱DSSCs)，是指以有機(jī)染料敏化過的半導(dǎo)體薄膜作為光陽極的光電轉(zhuǎn)換電池，是一種低價(jià)的薄膜太陽能電池。 DSSC早期發(fā)展史上述研究為DSSC有機(jī)染料的當(dāng)前研究奠定了基礎(chǔ)。瑞士的Grhtzel M小組自上世紀(jì)80年代起就一直從事DSS

5、C的研究。1991年，他們采用羧酸聯(lián)吡啶釕配位化合物作為染料，以納米多孔Ti02作為半導(dǎo)體材料，同時(shí)以鉑作為對(duì)電極，采用液態(tài)的I / I3作為氧化還原電解質(zhì)組裝成DSSC，得到的光電轉(zhuǎn)換效率為71-79，這對(duì)于DSSC研究來說是一個(gè)重大突破。1993年，他們又將光電轉(zhuǎn)換效率提高到10左右。通常采用多孔納米晶Ti02薄膜作為半導(dǎo)體，有時(shí)也可用氧化鋅和二氧化硒替代。它的工作原理與葉綠素的光合作用相類似。染料敏化就是指在穩(wěn)定性和光化學(xué)穩(wěn)定性良好但在可見光區(qū)不能被激發(fā)的寬帶隙半導(dǎo)體表面吸附染料，借助在可見光區(qū)有非常好的光響應(yīng)的染料使這種半導(dǎo)體的可吸收光譜擴(kuò)展到可見光區(qū)域的現(xiàn)象。目前DSSCs 的光電轉(zhuǎn)

6、換效率已達(dá)到13%, 最近發(fā)展的無機(jī)/有機(jī)雜化鈣鈦礦型敏化劑，實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率15%的歷史性突破。雖然尚未完全達(dá)到多晶硅太陽能電池15%18%的效率, 但已成為取代硅系太陽能電池非常有前景的第三代太陽能電池。傳統(tǒng)的DSSCs以n-型半導(dǎo)體作為染料載體, 也稱為n-型DSSCs, 是光陽極單極被敏化。目前的效率還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其30%的理論效率兩電極敏化的DSSCs (即光陽極和光陰極都吸附染料, 也即所謂的“tandem DSSCs”, 或稱為pn-型DSSCs)可以突破傳統(tǒng)n-型DSSCs的轉(zhuǎn)化效率極限, 其43%的高理論效率為提高電池效率提供了更大的空間。由于n-型DSSCs的研究相對(duì)成熟(其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)15%), 因而組裝高效pn-型DSSCs 的關(guān)鍵是制作性能良好的p-型DSSCs (p-型DSSCs是光陰極被敏化的，目前其光電轉(zhuǎn)換效率僅1.3%)。太陽能電池是利用太陽能的最具潛力的、可持續(xù)的再生能源技術(shù)，是當(dāng)今世界開發(fā)利用太陽能的熱點(diǎn)。DSSC成本低廉、工藝簡(jiǎn)單，是目前研究最為活躍、應(yīng)用最為廣泛的太陽能電池，但其光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性還有待提高。目前光電轉(zhuǎn)換效率最高的DSSC是以金屬釕配合物為染料敏化劑所組成的電池，它的