染料敏化TiO2纳米晶多孔膜太阳能电池

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染料敏化纳米TiO2太阳能电池的研究进展

染料敏化纳米TiO2太阳能电池的研究进展摘要：本文综述了染料敏化纳米TiO2太阳能电池的研究概况，阐述了染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的结构及其原理, 对影响其光电转换效率的关键因素，如纳米TiO2膜、敏化染料、电解质等做了探讨。

同时介绍了TiO2纳米薄膜的一些制备方法。

最后对太阳能电池所面临的问题进行讨论, 并提出今后的研究方向。

关键词：TiO2；太阳能电池；染料敏化；纳米薄膜1、引言能源危机与环境污染是人类在21世纪面临的两大挑战, 开发和利用可再生绿色能源已成为人类社会所面临的重大课题。

近几年来, 很多国家已投入大量资金从事太阳能电池的研究和开发工作, 用单晶或多晶硅膜制备的太阳能电池其最高效率可达20%以上, 但成本过高。

开发低成本光电活性材料, 对充分利用太阳能资源有重要意义, 目前ZnO、CdS、CdSe、CdTe、Fe2O3、SnO2、TiO2等许多化合物被用于光电转换。

虽然CdSe、CdTe等光电池有一定的应用前景, 但它们是剧毒物质, 容易对环境带来危害。

TiO2染料敏化电池( Dye-Sensitized Solar Cell, 简称DSSC)则彻底摒弃了传统的硅电池工艺, 它的最大优势是廉价的成本以及非常简单的制作工艺, 因此有很好的应用前景, 其制备与应用研究受到各国学术界的重视, 并成为化学和材料科学研究的前沿领域。

2、染料敏化电池的结构及工作原理2.1 染料敏化电池的基本结构染料敏化太阳能电池主要由导电玻璃、纳米多孔TiO2膜、敏化剂和电解质等部分组成。

导电玻璃的内侧镀有0.5～0.7μm氧化铟锡透明膜, 方块电阻为10～20Ω, 透光率大于85%。

光阴极还可镀上一层Pt(约5～10μg·cm-2), Pt层对光的反射不仅提高了太阳光的吸收率, 还有助于提高电子的收集效率。

TiO2膜为具有高比表面积的纳米多孔薄膜, 一般厚度约为10μm 左右。

DSSC电池选用的敏化剂可以选择有机染料或无机染料。

染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池的研究进展

化率为３．％。２４
来，染料敏化纳晶二氧化钛太阳能电池一直是国内外研究的热门课题＿染料敏化ＴＯ纳晶薄膜太阳能电池生１。ｉ
产工艺简单、备电池过程耗能较少、源回收周期短、制能生产成本较低（为硅太阳能电池的ｌ５１１）可弱仅／～／０、光发电、明性好、电转化率不受温度影响等优点。染透光料敏化ＴＯ纳晶薄膜太阳能电池有望成为下一代实用ｉ。性高性能太阳能电池。本文重点对ＴＯ的结构和性能、ｉ。染料敏化纳米ＴＯ薄膜的工作原理和制备方法的研究ｉ。进展进行了综述。
顶点或共边组成［，图１示。锐钛矿相结构是由钛氧５如］所
八面体共边组成的四面体结构。而金红石和板钛矿结构是［ｉＴ八面体共顶点且共边组成的稍有畸变的八面体结
半导体染料
构。ＴＯ是一种宽禁带的半导体材料，中锐钛矿型ＴＯｉ。其ｉ
溶胶一胶法制备ＴＯ薄膜，凝ｉ一般先制备溶胶，然后
用浸渍提拉、旋转涂层或喷涂法将溶胶施于经过清洁处
才能得到，因为每种物质的氧化物还原均在一定条件下
才能发生。一般来说，电位越大，积时所需电流密度过沉
．．有机钛化合物为原料，钛酸正丁酯＿、酸异丙酯、如８钛］钛３２２电解质浓度配比在溶液中，子的浓度越高．对应的电极电位就越离其酸四乙酯［。另一种以无机钛化合物为原料，四氯化钛１ … 如

染料敏化太阳能电池(DSSC)光阳极层TiO2浆料的制备

制备出的 TiO2 浆料具有较高的重现性和良好的成膜性，光电转换效率可达到 10%以上。
Ø 缺点：
4
Confidential 1）制备过程需要时间较长（3-7 天），不利于成本节约和工业化推广。 2）该方法制备工艺要求精细，国内真正掌握要领的还为数不多。 3）方法需要钛反应釜、离心机和三辊研磨机，设备成本较高。
2.1 方法一（以四异丙基钛为原料制备 TiO2 浆料）该方法以四异丙基钛为原料，通过控制水解和晶化的温度、酸度、压力、反
1
Confidential
应时间以及溶剂等条件，达到控制 TiO2 的颗粒大小、均匀度和固含量等目的。本制备方法制备过程需要 7 天。
2.1.1 试剂 Ø 乙酸 Ø 四异丙基钛 Ø 浓硝酸 Ø 乙醇 Ø 乙基纤维素
2.1.2 设备 Ø 电动搅拌机：可调速 Ø 钛反应釜：钛质釜体（缺） Ø 超声波(功率可调) Ø 旋蒸仪 Ø 研磨机：EXAKT 三辊机（缺），价格约 10000 元。 Ø 离心机（缺）
2
Confidential
2.1.3 制备方法按照本制备方法的投料比，一次实验可制备出 50 克以上的纳米晶层 TiO2 浆
Ø 第二层（光散射层，两种结构）：（1）单组分结构：400nmTiO2 浆料（固含量：~20 wt%TiO2），膜厚： ~4um；（2）双组分结构：10nm+400nmTiO2 浆料（质量比：粒径 10nm/粒径 400nm=1/10，固含量：~30wt%TiO2），膜厚：~4um。（3）与单组分结构相比，双组分结构的光电转换效率更高。
料。具体方法如下：
2.1.3.1 纳米晶层 TiO2 浆料的制备 Ø 取一个 100 毫升的单口烧瓶，加入 58.6 克（0.2 摩尔）的四异丙基钛，在室温下和搅拌下，将 12 克（0.2 摩尔）的乙酸逐滴地加入。加完后继续搅拌 15 分钟。 Ø 取一个 500 毫升并配有可调速的电动搅拌器的三口烧瓶，加入 290 毫升的水，然后，将上述四异丙基钛的乙酸液体迅速地倒入水中，同时剧烈搅拌(转速 700rpm)。白色沉淀产生。继续搅拌 1 小时，确保水解完全。 Ø 往上述水解后的液体中，加入 4 毫升的浓硝酸，接着约在 40 分钟内加热温度至 80 度，并在此条件下继续胶化 75 分钟，然后，冷至室温。 Ø 往上述冷却后的胶体液体中加水，使总体积达到 370 毫升。然后将上述胶体转移到 570 毫升的钛反应釜中，在 250 度和 70atm 下反应 12 小时。转速？ Ø 转移上述反应后的胶体至 1000 毫升的茄形瓶（称量）中，（然后在搅拌下慢慢）加入 2.4 毫升 65%的硝酸，搅拌后，胶体超声（200W），超声 2 秒，停止 2 秒，重复 30 次。 Ø 胶体在 45 度下用旋蒸（30mBar，水泵？）浓缩胶体，使 TiO2 的质量含量为 13wt%（王鹏的文章为 18wt%）。如何控制？称量？ Ø 最后，通过离心，用乙醇清洗三次，除去硝酸，得到 40wt%TiO2 乙醇胶状物（约 4wt%的水）。（约 40 克胶状体）

染料敏化纳米TiO_2薄膜太阳能电池的研究进展

温度会影响迁移率、扩散速率，并常常对络合物的机制和稳定性有影响，这可能使添加剂分解。温度的提高一般将增加膜内惰性较强金属成分的含量。但是由于温度改变时会造成一些间接的影响，如改变了络合物溶液的组成等，故情况稍微复杂些，通常沉积温度应保持在室温条件下。
Ａｎ等［１４］以ＴｉＣｌ４或ＴｉＣｌ３为前驱体，向电解液中加入阳离子表面活性剂溴化十六烷三甲基铵（ＣＴＡＢ），通过阴极电沉积法制备了ＴｉＯ２薄膜。乔俊强等［１５］采用直流复合电沉积法，在纳米镍镀液中加入平均粒径为１５ｎｍ的ＴｉＯ２纳米颗粒，采用机械搅拌，成功地制备出ＴｉＯ２／Ｎｉ纳米复合涂层。３．３化学气相沉积法
物）制备纳米晶。这种方法对设备要求不高、容易操作，其中的水热熟
化过程还可以控制产物的结晶和长大，因而使半导体氧化物的颗粒尺寸和分布，以及薄膜的孔隙率成为可以控制的因素，并且效果良好。ＤａｖｉｄＧｒｏｓｓｏ小组观察到在一定的水热处理温度下，薄膜出现“自组装”现象，呈现理想的表面形态［２６］。这对于获得有利于ＤＳＳＣ光电转换的光电极意义非常重大。水热合成法的局限性是它必须进行高温和高压处理，这限制了基底材料的选用。如目前研究得比较多的用柔性有机聚合物取代玻璃作基底材料就会受到高温处理过程的限制。此外，水热合成法需时较长，整个过程需要十几个小时，且不能及时获得光电极。水热合成法需要耐温、耐压、耐酸腐蚀的反应釜，操作复杂，有机溶剂的毒性、可燃性有潜在环保和安全问题。目前大多研究集中在粉体制备上，但基本上都停留在实验室几十毫升至几升的小高压釜水平上，难以产业化。
当电极反应中，有Ｈ＋参加反应时，ｐＨ值的大小直接影响到不同元素的离子能否在阴极上共沉积以及沉积薄膜中不同元素原子的比例，而且电解质溶液的酸度也决定被还原物质的氧化态和还原态的形式，溶液的ｐＨ值对电化学反应和成膜反应都有较大的影响，通常只有在一定的ｐＨ值范围内，才能形成指定结构的膜材料。在调整沉积物的物理特性问题上，ｐＨ值比其它因素更加重要。 3.2.4 温度

染料敏化太阳能电池TiO2薄膜的制备方法

然后加入聚乙二醇作为表面活性剂即可得到稳定的或者ＮａｚＳ０４即可得到纯锐钛矿型Ｔｉ０２溶胶。
纯锐钛矿纳米溶胶。
ＰｅｎｇａｎｄＣｈｅｎ等［２２］在高温下将干净的金属钛片浸
另外还可采用四氯化钛水解后进行水热处理，泡在丙酮溶液中，以丙酮为氧化源可以制得致密和
通过控制前驱体的合成条件可以得到不同显微结构和均质稳定的纳米氧化钛胶体。同钛醇盐相比，ＴｉＣＬ是种相对较便宜的原料。因此一直有人利用
·４３４·
６．６７％的电池。（３）激光烧蚀溅射沉积法激光烧蚀技术是近年来新发展的一种薄膜制备
万方数据
笮獭：盈狴雠二堑鲤幽
壹垄生篁！鲞塾丝垡查堕丝皇垄！！垒蔓壁竺型鱼查鲞
（１）足够大的比表面积，以尽可能多地吸收染料分子。例如１０弘ｍ厚的Ｔｉ０２薄膜（Ｔｉ０２平均粒径为１５～２０ｎｍ）在吸附了染料后能使比表面积增加１０００倍，从而使ＴｉＯｚ电极在最大吸收波长附近捕获光的效率达到近１００％。
可以得到粒径为１４不ｎ同ｍ的晶相和尺寸的Ｔｉ０２凝胶。如Ｂａｒｂｅ为７０ｍｓ，而采ｍ用ｏ粒ｌ径／为Ｌ３２
得的薄膜其复合时间仅为１８ｍｓ。电子复合时间的
延长意味着光生电子在薄膜内传输效率的提高，因
此存在一个最佳的Ｔｉ０２粒径以获得最大的光电转
以锐钛矿为主，还存在少量金红石以及板钛矿的ｎＨｍＮ０３的Ｔ酸ｉＯ性ｚ条颗件粒下制能备得所到等［１２］发现，在ｏ．１Ｔｉ０２颗粒制备的薄膜其复合时间
（３）通常应是锐钛矿相。ＰａｒｋＮ－Ｇ等［司的研究表明，同样厚度的锐钛矿型Ｔｉ０２薄膜的比表面积比金红石型Ｔｉ０２薄膜大２５％；对染料的吸收量多３５％；具有相似的Ｆｙ特性；短路电流高３０％。
（４）薄膜表面应当无宏观裂纹和其他明显缺陷，以保证光生电子在薄膜内部快速并有效地传递。１．２Ｔｉ０２薄膜结构对电池性能的影响

浅析染料敏化纳米晶太阳能电池的结构及工作原理

浅析染料敏化纳米晶太阳能电池的结构及工作原理摘要：人类的生存和社会经济的发展离不开能源，新能源尤其是可以再生的绿色能源的开发与利用是关系一个国家生死存亡的重大问题，太阳能是一种无污染并且取之不尽的能源，每年向地球辐照的能量大约是5.4×1024J，是人类每年消耗总能量的几万倍，如何有效利用太阳能成为解决能源危机和环境污染的焦点。

太阳能电池也随着全世界的研究快速出现，目前使用最多的太阳能电池都是采用二氧化钛作为光阳极，由于氧化锌具有和二氧化钛几乎相同的带隙和相似的导带能级，被认为是最有可能超越二氧化钛取得更高转化效率的光阳极材料。

本文以二氧化钛纳米晶粉体材料为例，详细介绍太阳能电池的结构和工作原理，染料敏化剂对太阳能电池的重要性进行详细分析。

关键词：太阳能电池；二氧化钛；染料敏化纳米晶引言太阳能的变换和存储的重点研究对象之一是太阳能电池。

和普通电池不同的是，太阳能电池是一个把“太阳光的能量转化成电能的机器”。

1991年，瑞士科学家Gratzel等人首次利用纳米技术将染料敏化太阳能电池的转化效率提高到7%。

由于生产过程中没有高真空等高能耗环节，氧化锌和二氧化钛等原材料易得，发电成本比其它电池更低。

不会造成严重的环境污染。

因此，在过去的二十年中，染料敏化纳米晶太阳能电池（即Gratzel电池）在世界范围内得到广泛研究，并取得了一系列的突破，为染料敏化太阳能电池的实用化打下了坚实的基础。

本文就染料敏化太阳能电池的结构及工作原理做一个简要的介绍。

一、太阳能电池的结构染料敏化纳米晶太阳能电池的结构可分为三部分：工作电极、电解质和对电极。

在透明导电基底上制备一层纳米多孔半导体薄膜，然后再将染料分子吸附在多孔膜的表面，这样就构成工作电极，通常称为光阳极。

由于光阳极输出的是电子，从电源的角度看，光阳极其实是电源的负极，对电极才是电源的正极。

对电极一般是镀有一层铂的导电玻璃，当然也可以用碳或其他它金属代替铂，不过电池转化效果最好的还是铂。

什么是染料敏化太阳能电池

kT J sc Voc ln q J dk
q表示完成一个氧化还原循环过程需要转移的电子数目，Jdk指的是暗电流的电流密度，k指波尔兹曼常数。
影响填充因子的因素

填充因子可以反映太阳能电池的输出性质，是一个重要参数。太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填充系数就越大，反映到太阳能电池的电流-电压特性曲线上，曲线就越接近矩形，此时太阳能电池的转换效率就越高。
diffusion I3(anode) 3I (cathode) electrolyte
circuit e- |TiO2 e- |Pt
(2) (3) (4)
(5)
(6)
electron recapture I3 + 2e-(cb) 3I dark reaction recombination TiO2 |S+ + e-(cb) TiO2 |S dark reaction
(1)
injection TiO2 |S* TiO2 |S+ + e-(cb) regeneration TiO2 |2S+ + 3I- TiO |2S + I 2 3 anode deoxidizing reaction I3 + 2e-(Pt) 3I cathode
填充因子 0.26 0.483
效率（%） 1.47 4.51
存在问题

1. TiO2与空穴传输层之间的界面电荷复合率高;

电池填充因子较低
2. 空穴传输材料本身的导电率很低；电 Nhomakorabea光电流较低

3. 电解质与电极纳米粒子之间的接触性能差；影响界面上的电荷传质速度，降低填充因子

染料敏化太阳能电池的介绍

染料敏化太阳能电池的介绍电气与电子工程学院信息1301班1131200116 马文栋十六周的新能源课程让我对新兴能源有了一定的了解，现在让我来介绍一下染料敏华电池。

染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池。

它是继多晶硅及薄膜太阳能电池之后，第三代太阳能电池产品——染料敏化太阳能电池产业化开发取得突破。

染料敏化太阳能电池是以低成本的纳米二氧化钛和光敏染料为主要原料，模拟自然界中植物利用太阳能进行光合作用，将太阳能转化为电能。

与传统太阳能电池相比，它的最大优势在于其制作工艺简单、不需昂贵的设备和高洁净度的厂房设施，制作成本仅为硅太阳能电池的1/10~1/5。

该电池使用的纳米二氧化钛、N3染料、电解质等材料价格便宜且环保无污染，同时它对光线的要求相对不那么严格，即使在比较弱的光线照射下也能工作。

敏化染料太阳能电池主要优势是：原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。

自从1991年瑞士洛桑高工领导的研究小组在该技术上取得突破以来，欧、美、日等发达国家投入大量资金研发。

敏化染料太阳能电池简称DSC, 主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成。

纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物(TiO2、SnO2、等)，聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为DSC的负极。

对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。

敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。

正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质，最常用的是I3-/I-。

敏化染料太阳能电池发电的原理是：（1）染料分子受太阳光照射后由基态跃迁至激发态；（2）处于激发态的染料分子将电子注入到半导体的导带中；（3）电子扩散至导电基底，后流入外电路中；（4）处于氧化态的染料被还原态的电解质还原再生；（5）氧化态的电解质在对电极接受电子后被还原，从而完成一个循环；（6）和（7）分别为注入到TiO2 导带中的电子和氧化态染料间的复合及导带上的电子和氧化态的电解质间的复合；敏化染料太阳能电池工作原理：染料敏化太阳能电池主要由表面吸附了染料敏化剂的半导体电极、电解质、Pt 对电极组成。

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Ｆｇ２托ｈｍ＿Ｉｄｓｒｐｉｎｏｈｒｃｓｆｉｅｔｅｃｉｔｆｔｅｐｏｅｓｏｃｏ
ｄｙ — ｅｓｔｚｄｓａｅｌｅｓｎｉｉｅｏｌｒｃｌ
染料激发产生的光电子快速地迁移到ＴＯ导带的原固ｉ有３：１染料分子激发产生的光电子能量比Ｔｉ膜费点（）Ｏ薄米能级高，２染料分子本身的最低能量窜轨道能级比Ｔｏ（）】导带的能级高，３薄膜中ＴＯ电子云轨子云轨道部分重叠，激发产生的光电于可由染料分子中配体无势垒地转移到薄膜中ＴＯ。 … 。ｉ上口分离电荷的复合率很低使得染料敏化ＴＯｚｉ多孔膜太阳能电池具有很高的光电转化效率Ｍ．ｒｔ［Ｇａｚ等人认为・ｅ电荷复合主要发生在电子与空穴体之间，不是电子与染料正离而子之间。Ｔｉ晶粒的粒径在２ｍ左右．大于隧道效应ＯＯｎ远
取得突破性进展，光电子转化效率高达４．池总转化其６电
孔膜的表面吸附一层染料敏化剂分子。装置中ＴＯ不仅作为ｉ敏化染料的支持体，而且作为电子的受体和导体
田１电池结构
效率可达１．０４接近多晶硅太阳能电池的水平１９年，９１瑞士Ｍ．ａｚｌＧｒｔ等首次将过渡金属钉的有机配ｅ合物作为染料吸附在ＴＯ。ｉ纳米晶多孔膜的表面制作了ＴｉＯｚ
流。整个反应表示如下：
Ｓ＋ｈ — ｖ－Ｓ‘．
１染料敏化ＴＯ２ｉ多孔膜电池结构、运行机制
与机理
１１电池结构．
染料敏化ＴＯ多孔膜的太阳能电池装置基本结构如图ｉ。１光敏感阳极的制作是在透明导电玻璃片上镀一层致密的Ｔｉ，Ｏ膜然后涂上一层厚度１０ｍ左右ＴＯｉ多孔膜，ｉ多ＴＯｚ
ｐｏｔｒ
ｎ膜层１５染料敏化ＴＯ２孔膜太阳能电池的电荷分３ｍ的范圉，内的电子不会与空穴体复合。电荷复合仅．ｉ多发生在膜表面，对于通常液体Ｉ，ｌ１支持电解质，电子与空穴离、移与复台机理迁染料敏化太阳能电池的电荷分离机理与Ｐ结电池不Ｎ同在Ｐ结电池中，Ｎ电荷分离是依犊半导体空间电场作用。体Ｉ都是带负电。静电排斥作用使得空穴体Ｉ对膜表面电
纳米晶多孔薄膜电池，电池总的光电转化率达到７１，种．这
１透明导电玻璃，致密ＴＯｚ３多孔ＴＯ３ｉ层，ｉ层（Ｏ￣Ｔｉ纳米晶表面吸附染料单分子层，孔隙问填充氧化一还原电解质）反电楹（，镀铂导电玻璃）
３６・
材料导报
２００１年１０月第１５卷第１０期
近电解液中带负电的（一Ｉ和染料）阴离子形成Ｈｅｏｔ双电ｌｌｍｈｚ层染料敏化太阳能电池与Ｐ结电池的比较见表１Ｎ＝导弗
ｌ７ —一
衰１染料敏化电池与Ｐ＂Ｉ结电池的比较ＮＰ结太阳能电池Ｎ染料敏化太阳能电池没有明显的电场空间
Ｔｈｃａｉｍ｛ｃａｇｅａａｉｎａｄｒｃｍｂｎｉｎａｅｅｐａｎ．ｅｅｆｃｆＴｉｉ・ｙ — ｅｓｔｅｎｕ — ｅｍｅｈｎｓｏｈｒｅｓｐｒｔｏｎｅｏｉｔｒｘｌｉｅＴｈｆｅｔｏ０２ｆｍｄｅｓｎｉｉｒａｄｓｐｏｄｌｚｐｒｌｃｒｌｔｓｉｕｔａｅａｄｍｅｈｄｆｉｐｏｉｇｄｅｓｎｉｚｄｎｎｃｙｔｌｅｓｌｒｃｌａｅｇｖｎｏｔｅｅｔｏｙｅｉｌｓｒｔｄ，ｎｔｏｓｏｌｍｒｖｎｙｅｓｔｅａｏｒｓａｉｏａｅｌｒｉｅ・ｉｎ
能
娅
氧化一原还屯祷
— —
、
ＴＯｉ
ｈ＿ｖ／
电荷在电场空间中分离光电压由内建电场决定
半导体内不存在电场，
需要将界面最大化以吸附更多的染料分子
誊抖
半导体中有正负两种载流子半导体中只有电子一种载流于要求避免界面的形成以减步复合中心
Ｔｈｅｔｃｌａｉｉｈｎ］ｃｒｎｅｅｇｔｅｄｔｅｉｅｅｖｒｊｘｓｓｔｅｏｅｅｅｔｏｎｒｙ，ｈｏｔｄｌａｎｉｔｅｏｏｅｔａ．ｓｈｒｄｘｐｔａｉＪｅ
１２染料敏化ＴＯ２．ｉ多孔膜太阳麓电池运行机制
敏化ＴＯ多孔膜太阳能电池的运行机制可用图２明ｉ说
如下：太阳光照射染料分子激发产生光电子，光电子迅速由染料分子注入到ＴＯ。ｉ导带，生工作电藏带动外电路 ‘ 产激发的
染料分子失去电子形成正离子．然后被支持电解中的还原剂还原成原始的基态．氧化后的还原剂在反电极上被从外电路转移来的电子还原光照下．这一过程周而复始不断输出电
Ｋｅｙｗｏｒｓｄ
ｄｅｓｎｉｚｄ，ｏａｅｌＴｉｉ，ａｏｒｓａｉｅｙ —ｅｓｔｅｓｌｒｃｌ，Ｏ２ｌｎｎｃｙｔｌｉｔｍｎ
０引言
随着地球矿物资搦ｆ日益减少和环境的不断恶化，的太阳光发电作为无穷尽、洁的能搦ｆ越来越受到人们的重视目清，前广泛使用的太阳能电池大都采用硅材料为了降低成本和节约昂贵的半导体太阳能电池结构材料，人们从改进工艺、寻找新材料电池薄膜化等方面进行了尝试目前，利用纳米尺度的半导体材料如ＴＯ、ｎＳＯｉＺＯ、ｎ等作为太阳能电池的光阳极的研究已成为世界范围的研究热点。］。。其中光敏化染料吸附在Ｔｏ。１纳米晶多孔膜表面形成敏化太阳能电池，已经
（ａｚｏｎｔｔｔｆＰｙｉｓＬｎｈｕ７００Ｃｈｎ）ＬｎｈｕＩｓｉｕｅｏｈｓｃ，ａｚｏ３００，ｉａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ
ＴｈｔｕｔｒｎｃａｉｍｆｄｅｓｎｉｚｄＴｉａｏｒｓａｉｅｆｍｏａｅｌａｅｄｓｒｅ－ｅｓｒｃｕｔａｄｍｅｈｎｓｏｙ —ｅｓｔｅＯ２ｎｃｙｔｌｉｓｒｃｌｒｅｃｉｄｉｎｎｌｌｓｂ
Ｄｙ — ｅｓｔｚｄＴｉ２ｎ０ｒｓａｉｌｏａｌｅｓｎｉｉｅＯＮａｃｙｔｌｎｅＦｉｍＳｌｒＣｅｌ
ＬｉｎＺｈｉｏｇｄｎＬｉｍｉＧｕｎＹｕｎｕＬｉｎｇＤａＤａｎｏａ
Ｔ１ｉｍ（ｏｔｉｙ一ｅｓｔｅｎｅｏｌｃｒｌｔ）４Ｏｆｌｃｎａｎｄｅ．ｎｉｉｌｄｒｄｘｅｅｔｏｙｅ，￣ｚ－ａｃｕｔｒｅｅｔｏｅｃａｉｇｇＭｆｐａｉｕｅｅｔｏｅ－ｏｎｅｌｒｄ（ｏｔｎｏ０ｌｔｎｍｌｃｒｄ）ｃ
豳２染料敏化电池运行示意圈
纵坐标表示单电子的能量，线表示Ｉ／电极对的电势虚一Ｉ１电子由激发态染料分子注入ＴＯｚｉ导带，电荷复合，２３电子由ＴＯ半导体转移到导电玻璃电投去外电路，ｉ４Ｉ还原染料正商子。反电极对Ｉ的还原，电解一５６质中离子的迁移
Ｆｇ１ｑａｔ￣ｔｒｆｓｌｒｃｌｉＨｅｓｒｃｕｅｏｏａｅｌ１ｃｎｕｔｇｇａｓ３ｃｍｐｃｏｄｃｉｌｓ，ｏａｔｎＯ２ｌｙｒ３ｍｅｏｏｏｓａｅ＇ｓｐｒｕ
通讯地址：州市９兰４号信箱，邮政编码：３００电话：０３）２７２ —３８－ａｌｉｄｎ￣ｐｂｉｌ・・ｎ７００（９１８６１１５７Ｅｍｉｎｏｇｕｌ・ｚｅｄｃ
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摘要对兼料敏化Ｔｉ纳束晶多孔膜太阳耗电池的站构、Ｏ：原理进行了介绍，电池中电荷分离、对复合的机．和０原因进行了说明分析了ＴＯｉ薄膜、料敏化荆和支拌电解质对电池性能的影响提出了提高电池教率的主要逢径。兼关键词染料敏化太阳能电池ＴＯ薄膜纳米晶ｉ：
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染料敏化ＴｉＯ纳米晶多孔膜太阳能电池／志东等林
・３５・
染料敏化ＴＯ纳米晶多孔膜太阳能电池ｉ
林志东刘黎明郭云达道安
（州物理所．州７００）兰兰３００
制作简单成本低廉的太阳能电池迅速引起了众多研究工作者的兴趣染料敏化纳米薄膜太阳能电池完全不同于传统太］阳能电池，它具有重量轻、转化效率高、制造成本低等优点，正好满足了目前对可再生能源的大量需求，因此，这一概念刚～提出，即受到广泛关注，国科学家纷纷对其进行研究，各从不同的角度研究了这一新兴太阳能电池技术的优越性及其潜在的应用价值］。国外权威的科学家认为，这一技术将逐渐取代传统的太阳能电池，成为今后能源技术发展的重点。