染料敏化奈米晶格太陽電池課件

1、染料敏化奈米晶格太陽電池Dye-Sensitized Nanocrystalline Solar Cell (DSSC)謝志先吳鳳技術(shù)學(xué)院 電子工程系內(nèi) 容 大 綱一、 DSSC工作原理與結(jié)構(gòu)二、 DSSC之優(yōu)缺點三、 DSSC制程四、 電性測試及應(yīng)用展示五、 實驗結(jié)果與討論DSSC之工作原理1. Dye + light Dye*2. Dye* + TiO2 e-TiO2 + Dye+3. e-TiO2 + C.E. TiO2 + e-C.E. + energy4. I3- + e-C.E. 3/2 I- + C.E. DSSC結(jié)構(gòu)TiO2物理及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且兼具無毒特性、親水性，廣泛的應(yīng)用

2、于抑菌、殺菌、脫臭、自凈、防霉等方面。TiO2的應(yīng)用范疇1. TiO2材料的物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且無毒性、 相較其他材料或硅基太陽電池比較無環(huán)境污染之虞。2. 相較硅太陽電池，原料成本低廉，制程簡易，制作成本低許多。3. 可制成可饒式電池模組4.具大尺寸、量產(chǎn)制程潛力。 DSSC 缺點1. 轉(zhuǎn)換效率比硅基太陽電池低。2. 染料激發(fā)態(tài)壽命不夠長，光電轉(zhuǎn)換效率目前尚低。DSSC 優(yōu)點DSSC 制程(以下所有照片均攝于本校實驗室)Step 1. 用天枰秤約1g的奈米TiO2結(jié)晶粉末。放入研缽中，加入數(shù)滴稀醋酸溶液，反覆研磨。加入些許的介面活性劑，直到獲得近似膏狀之均勻膠體懸浮即可。注：稀醋酸制備方式

3、為將0.1mL的冰醋 酸緩緩加入50 mL的去離子水中。Step 4.將研磨完成之TiO2膏狀膠體懸浮液，以玻璃棒均勻的平鋪在導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面上。膠帶的作用為控制薄膜的厚度。Step 5.涂抹完成后小心的把膠帶移除。避免過于干燥后才撕去膠帶，以免破壞薄膜。Step 8.用水輕輕洗去TiO2薄膜表面殘留的果汁。再用乙醇緩緩的沖洗，以去除水分，此即本太陽電池之工作電極。Step 9.另取一片等面積的導(dǎo)電玻璃。將導(dǎo)電面用蠟燭燃燒的火焰來回移動鍍上一層碳膜。Step 12.將兩電極接至三用電表，負(fù)端接TiO2工作電極，正端接鍍有碳膜之對電極。將涂有TiO2薄膜面，置于日光下測試即完成制作。 電性實測短

4、片電性測試DSSC尺寸峰值電壓(v-max)平均電壓(v-avg)峰值電流(i-max)1cm 1.7cm500mV330mV32.0A2cm 2cm420mV400mV37.1A1.5cm 5cm710mV500mV121ADSSC電性測量應(yīng)用展示串連6片染料敏化太陽電池，量測可得最大電壓趨近2V，可以驅(qū)動普通小型計算機(jī)。 驅(qū)動實測短片實驗結(jié)果與討論在DSSC研制過程中，染料光敏化劑的光譜吸收特性和穩(wěn)定性是很重要的因素，若能尋求具有更寬吸收范圍的染料光敏化劑，有助于提高光電能量轉(zhuǎn)換率。TiO2因奈米化之后表面積增加數(shù)個數(shù)量級，這對于電極與染料界面的接觸面積大幅增加，有助于提高染料敏化太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。TiO2易使染料光解，進(jìn)而導(dǎo)致接觸不良。因此，尋找低成本、而性能良好的染料成為當(dāng)前研究的一個重要課題。實驗證實，染料的多層吸附是不可取的，因為只有非?？拷趸伇砻娴拿艋瘎┓肿樱拍馨鸭ぐl(fā)態(tài)的電子順利地注入到TiO2導(dǎo)帶中去，多層敏化劑反而會阻礙電子的輸送，導(dǎo)致光電能量轉(zhuǎn)換率下降。由于染料的激發(fā)態(tài)壽命不夠長，致使染料敏化太陽電池的電荷傳輸效率較低。總 結(jié)染料敏化太陽電池未來的研究方向，仍應(yīng)著重于低成本高效能之染料開發(fā)。研究及改善染料分