染料敏化太陽能電池(DSSC)

染料敏化太陽能電池

Dye-sensitizedSolarCells匯報(bào)人：劉宏震目錄太陽能電池分類DSSC的結(jié)構(gòu)和機(jī)理DSSC的電化學(xué)檢測DSSC的制備太陽能電池的分類硅太陽能電池單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時的效率為15%。

多元化合物薄膜太陽能電池主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率,抗輻照能力強(qiáng),對熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池納米晶太陽能電池染料敏化太陽能電池納米TiO2晶體化學(xué)能太陽能電池優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10%以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10，壽命能達(dá)到20年以上。鈣鈦礦材料電池光吸收層是一種有機(jī)-無機(jī)雜化的材料2014年5月，加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的Yang等已經(jīng)此效率提升到19.3%FTOTiO2dyeElectrolytePtFTO“三明治”夾層結(jié)構(gòu)負(fù)極：FTO/TiO2/Dye電解質(zhì)：氧化還原電對常用I-/I3-正極：Pt/FTO(1)光吸收捕獲(2)激子解離(3)染料再生(4)半導(dǎo)體中電子的輸運(yùn)(5)電解質(zhì)再生(6)非注入失活(7)半導(dǎo)體中電子與氧化態(tài)染料復(fù)合(8)半導(dǎo)體中電子與電解質(zhì)中氧化物的復(fù)合1、2、3、4、6、7、8都與染料、TiO2的關(guān)系有關(guān)5在對電極界面發(fā)生，3、8受O/R在電解質(zhì)中的傳輸影響3、5、8受電解質(zhì)成分影響準(zhǔn)備導(dǎo)電玻璃（FTO)清洗，確定導(dǎo)電面半導(dǎo)體納米晶多孔膜納米晶TiO2多孔膜電極的修飾表面修飾物理方法：氧等離子體和離子束處理，改善薄膜表面態(tài)化學(xué)方法：TiCl4，酸等修飾納米多孔薄膜，優(yōu)化界面接觸特性表面包覆：核-殼結(jié)構(gòu)，抑制電子的復(fù)合，抑制暗電流的產(chǎn)生，如TiO2@Al2O3。元素參雜材料受摻雜的影響，使晶格常數(shù)發(fā)生偏離，大大影響材料的本征缺陷和外來雜質(zhì)的濃度和類型，帶來能帶結(jié)構(gòu)的變化必將影響電子和空穴的復(fù)合。形貌控制納米晶顆粒、納米棒、納米管、納米花、納米片、納米樹、納米線-納米片結(jié)構(gòu)、多層納米線等。染料的制備天然染料合成染料對太陽光的吸收,并把光電子傳輸?shù)絋iO2的導(dǎo)帶上,其性能的優(yōu)劣對DSSC光電轉(zhuǎn)化效率起著決定性的作用。1)與TiO2納米晶半導(dǎo)體電極表面有良好的結(jié)合性能,這要求其分子中含有能與TiO2結(jié)合的官能團(tuán),如-COOH2)在可見光區(qū)有較強(qiáng)的、盡可能寬的吸收帶,以吸收更多的太陽光,捕獲更多的能量,提高光電轉(zhuǎn)換效率;3)染料的氧化態(tài)和激發(fā)態(tài)的穩(wěn)定性較高,且具有盡可能高的可逆轉(zhuǎn)換能力,即經(jīng)過上百萬次的可逆轉(zhuǎn)換而不會分解;多吡啶釕配合物4)激發(fā)態(tài)壽命，適當(dāng)?shù)难趸€原電勢等因素?zé)Y(jié)和敏化對電極鉑電極電沉積法磁控濺射法熱分解法把H2PtCl6溶液涂抹在FTO導(dǎo)電玻璃上，在加熱條件下使H2PtCl6分解為Pt納米顆粒碳對電極低電阻，良好的催化性能熱封膜熱壓密封電解質(zhì)注入電解質(zhì)在染料敏化太陽能電池中起著傳輸電子和再生染料的作用。I－／I3－氧化還原電對具有很好的穩(wěn)定性和可逆性、高的擴(kuò)散常數(shù)，但I(xiàn)2具有腐蝕性以及對可見光吸收的副作用，促使工作者尋找新的氧化還原電對。有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)一般比較低，具有高的蒸汽壓，容易揮發(fā)，太陽能電池的長期穩(wěn)定性受到影響。液體電解液的密封工藝復(fù)雜，長期放置會造成電解液泄漏，而且，密封劑很容易與電解液發(fā)生反應(yīng)。有機(jī)溶劑具有一定的毒性。液體電解質(zhì)中微量的水可以導(dǎo)致染料脫附。

為了上述缺點(diǎn)，各國的研究者都在積極的開發(fā)各種固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)、高分子電解質(zhì)和空穴傳輸材料。液態(tài)電解質(zhì)存在的問題性能的檢測模擬光源：J-V曲線，J-V-hv關(guān)系，特征Jsc,Voc,FF,電化學(xué)阻抗譜（EIS）：通過數(shù)據(jù)擬合，可以獲得EL/Pt-TCO的電荷傳遞電阻，Dye-TiO2/EL界面的電荷復(fù)合電阻，電解質(zhì)的能斯特