染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池的原理
染料敏化太阳能电池的原理1. 引言嘿，朋友们，今天咱们来聊聊一个既酷又有意思的东西——染料敏化太阳能电池。
你可能在想，太阳能电池是啥？不就是那个一到阳光照就能发电的黑色板子嘛！其实，它背后可是有一套复杂又神奇的原理，能让你在喝着冰镇饮料的同时，也为环保出一份力！所以，接下来就让我带你深入了解一下这个“阳光小助手”的工作原理吧。
2. 染料敏化太阳能电池的工作原理2.1 基本概念首先，咱们得明白，染料敏化太阳能电池（DSC）其实是利用了染料的特性来捕捉阳光的。
简单来说，就是把阳光变成电能的“变魔术”过程。
它的核心原理就是利用光敏染料吸收阳光，把光能转化为电能。
想象一下，你在阳光下晒太阳，皮肤变黑了，其实就是吸收了光线，DSC就是在做类似的事情！2.2 具体步骤接下来，咱们分步来看这个过程。
第一步，染料吸收阳光，就像你在海边捡贝壳，太阳光就是那些闪闪发光的贝壳。
第二步，这些染料吸收的光能会激发出电子，就像一颗闪亮的种子，滋生出新的生命。
然后，这些激发出来的电子会进入导电材料，形成电流，给我们带来电能。
最终，经过一系列的“调皮捣蛋”，电流就可以被收集起来，供我们使用。
3. 为什么选择染料敏化太阳能电池3.1 优势那么，为什么要选择这种电池呢？它的优势可多着呢！首先，它的制作成本相对较低，普通人也能用得起。
其次，它的效率在一些情况下甚至能跟传统太阳能电池媲美，真是让人刮目相看。
而且，这种电池还可以在弱光环境下发挥作用，像阴雨天也不怕，真是雨天的“光明使者”！3.2 环保性更重要的是，染料敏化太阳能电池对环境的影响极小，几乎是零污染。
可以说，它是大自然的好朋友，能帮助我们保护环境，减少对化石燃料的依赖。
试想一下，如果大家都用上这种电池，地球妈妈肯定会开心得合不拢嘴！4. 未来展望当然，染料敏化太阳能电池也有它的挑战，比如稳定性和耐用性等问题，但科学家们正在不断努力攻克这些难关。
想象一下，未来的某一天，咱们的手机、家电甚至汽车都能通过这种电池来供电，那真是美梦成真啊！阳光就是我们的“电源”，生活会变得多么便利和环保。
化学中的染料敏化太阳能电池
化学中的染料敏化太阳能电池太阳能电池是一类利用太阳能将光能转化为电能的电池。
其中，染料敏化太阳能电池（DSSC）以其高效率和低成本而备受关注。
它的制造过程和材料选择都相对简单，同时使用生物可降解的有机材料，具有很高的可持续性和环境友好性。
DSSC主要是由一个光敏染料吸收阳光，产生电子，然后通过导电材料（通常是二氧化钛）将电子传递到电解质中，最终达到电流的效果。
DSSC的光敏材料包括天然染料、合成染料和无机半导体材料。
天然染料来自植物、动物、微生物及其代谢产物等，比如硫菌素。
其中，叶绿素是目前最常用的天然染料。
它吸收太阳光的光谱范围与DSSC的光谱响应相当。
虽然天然染料的光电性能较弱，但它们的可再生性好且环境友好。
除了天然染料之外，还有很多合成染料可用于DSSC。
如OL1、Z907、MK-2和RuP，它们的光电性能比天然染料要好。
RuP是DSSC中最常用的染料之一，因其在阳光下产生宽波长的吸收，同时其吸收峰在可见光区，因此比其他染料更适合用于太阳能电池。
无机半导体材料包括氧化钛、锌氧化物和氧化锌，这些材料吸收光子激发电子的能力比染料更强，但它们的电导率较低，需要添加导电剂以提高电导率。
DSSC中除了染料外，导电材料和电解质也很关键。
传统的导电材料二氧化钛可以制备成不同形态，例如单晶、多晶、纳米线和纳米颗粒等。
其中纳米晶二氧化钛是应用最广泛的一种，因为它兼具光吸收效果和电子传输效果，同时具有高度的表面积和光敏性。
电解质对DSSC的性能影响也很大。
传统的电解质是六甲基二氧苯基氰化铁（N719），但是它有毒，因此不太适合用于环境友好型的DSSC。
因此近年来人们开发出了非连续电解质和有机盐型电解质，这些新型电解质对环境影响小，但是电子转移速率相对较低。
DSSC的优点在于其制造工艺比其他太阳能电池简单，且成本更低。
此外，DSSC中使用的有机材料和染料可生物降解，因此有较好的可持续性和环境友好性。
但DSSC目前的效率还有待提高，同时它的稳定性也是一个问题，需要进一步改进。
染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池
染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池是目前新型太阳能电池技术中具有重要研究价值的两种类型。
两者在实现清洁能源利用方面都有着重要的意义。
首先，本文将分别介绍两种太阳能电池的工作原理和结构特点，然后比较两者的优缺点以及在未来应用前景方面的展望。
最后，将对两种太阳能电池的未来发展提出一些展望和建议。
染料敏化太阳能电池（DSSC）工作原理是利用染料敏化半导体膜，通过光生电子－空穴对，产生一个电子被注入导电材料的过程，从而产生电流。
DSSC的结构是由玻璃基底、导电玻璃、阳极（TiO2薄膜）、电解质、阴极（Pt）等组成的。
这种太阳能电池因其低成本、易制备、高转换效率等特点而备受关注。
有机太阳能电池（OPV）又称为塑料太阳能电池，其工作原理是利用有机半导体材料吸收光子后产生电子-空穴对，将电子注入到电极上，从而产生电流。
OPV的结构包括有机半导体薄膜、透明导电层、金属导电层等。
有机太阳能电池因其轻薄、柔性、低成本等特点，被认为是未来太阳能电池领域的发展方向。
两种太阳能电池在光电转换效率、稳定性、生产成本、材料寿命、材料丰富度等方面都有所不同。
DSSC的光电转换效率较高，但在稳定性和材料寿命方面存在一定的问题；而OPV在生产成本和可塑性方面具有优势，但转换效率较低。
两者的未来应用前景也不尽相同，DSSC适用于建筑一体化等大型应用领域，而OPV则适用于轻便、柔性的便携式设备。
未来，DSSC可以通过材料改性、器件结构优化等技术手段提高其稳定性和寿命，同时更多地探索高效、廉价的染料和电解质。
而OPV可以通过材料设计合成、工艺工程实现将提高转换效率，并提高大规模生产的制备技术。
在应用方面，两者可以通过与其他新能源技术相结合，拓展多种应用场景。
总体来说，两种太阳能电池技术在未来都具有重要的发展潜力。
需要深入研究其中的物理和化学机制，并通过工程技术手段来优化器件性能，同时也需要加强两者之间的技术对接和协同创新。
染料敏化太阳能电池的发展综述
染料敏化太阳能电池的发展综述染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized Solar Cells，DSC）是一种新型的太阳能电池技术，于20世纪90年代初由瑞士杂交电车公司的Grätzel教授首次提出。
与传统的硅太阳能电池相比，DSC具有低成本、高转化效率和简单制备等优势。
其工作原理是通过将染料分子吸附在液态电解质和半导体电极之间的钙钛矿光敏剂上，实现对光的吸收和电子传输。
自问世至今，DSC在材料、结构和工艺等方面进行了不断的改进和创新，取得了巨大的进展。
在DSC的材料研究方面，钙钛矿材料是DSC中最重要的组成部分。
最早的染料敏化太阳能电池使用染料分子作为光敏剂，但其效率有限。
随着钙钛矿材料的问世，DSC的效率得到了显著提升。
最早的钙钛矿光敏剂是染料分子与三角锥晶格结构的二氧化钛表面有机酸形成络合物，后来发展出钙钛矿结构材料，如MAPbX3（MA代表甲胺离子，X代表卤素）和FAPbX3（FA代表氟化铵离子）等。
这些新型钙钛矿光敏剂具有更高的吸光度和更长的电子寿命，大大提升了DSC的光电转化效率。
除了钙钛矿材料的改进，DSC的结构和工艺也得到了不断的优化。
最早的DSC采用的是液态电解质，但其在长期稳定性方面存在问题。
为了克服这一问题，研究人员开发出了固态电解质和无电解质DSC，提高了DSC的长期稳定性。
此外，还有人将DSC与其他太阳能电池技术相结合，如有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，形成了复合结构，提高了光电转化效率。
随着科技的不断进步，DSC逐渐成为了实际应用的焦点。
许多公司和研究机构投入到DSC的产业化开发和商业化推广中。
目前已经有一些商业化的DSC产品面市，如太阳能充电器、建筑一体化太阳能材料等。
此外，DSC还具有一些独特的应用特点，如透明、可弯曲、柔性等，使其在可穿戴设备、汽车、船舶等领域具有广阔的应用前景。
综上所述，染料敏化太阳能电池的发展经历了多个方面的改进和创新。
在材料、结构和工艺等方面的不断优化，使得DSC的光电转化效率得到了显著提升。
染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cells，DSSCs)是一种太阳能转换技术，它利用来自太阳能源的可再生能源来产生电能。
DSSCs 具有体积小、成本低、简单结构及
高性能的优点，是当今太阳能应用开发的重点之一。
DSSCs 的基本结构是一个带氧化空隙的薄膜，通常称为光敏层，它由一个氧化物(通
常是TiO2)和染料混合物组成。
染料的主要作用是将太阳能转换为可被空隙电荷转移的 6 至 8 光子电荷。
接下来，光子电荷穿过 TiO2 的空隙转移到层间电子传输剂。
当染料被
电子传输剂充电后，它将被转移回正极材料，从而生成电流。
此外，DSSC 内部还有一层
电解质膜与正极材料反应，产生盐极化供给整个电池能量，并回流以保持整个电池平衡，
使其便于存储能量和恒定输出电流。
在DSSCs 中，最重要的组成部分是染料，它们具有分解太阳能的能力，并响应光能来吸收能量，有效地将能量转化为可以通过电荷转移进行存储的光子电荷。
染料也会影响DSCC 的整体性能，染料应具有合适的紫外线 - 可见能量跨越范围和优良的光动力学性能，以最大程度地提高太阳能转换效率，同时突出它的可靠性和经济性。
在近年来，随着新型
染料的迅速发展，染料敏化太阳能电池的效率和成本也有了显著的改善。
综上所述，染料敏化太阳能电池的表现令人印象深刻，因为它具有体积小、成本低、
简单结构及高性能的优点，是太阳能应用开发的重点之一，在未来，它将有效地帮助人类
利用可再生能源来发展可持续的能源系统，从而改善环境问题，提高我们的生活质量。
染料敏化太阳能电池的研究与应用
染料敏化太阳能电池的研究与应用染料敏化太阳能电池，又称为Grätzel电池，是一种新型的太阳能电池，它采用了新型的敏化物质，能够将太阳能转化成电能，并且具有透明、柔性、低成本等优点。
近年来，染料敏化太阳能电池在绿色能源领域受到了广泛关注和研究。
本文将从染料敏化太阳能电池的原理、研究进展和应用前景三个方面进行探讨。
一、染料敏化太阳能电池的原理染料敏化太阳能电池是一种基于光电化学原理的能量转化装置。
它将太阳辐射吸收并转化为电能，使之成为一种更加可用的能源形式。
该电池的基本结构由透明导电玻璃、染料敏化剂、电解质、对电极和光敏电极组成。
其中，染料敏化剂是关键的能量转化介质，其作用是：吸收太阳光，在激发状态下电子跃迁至导电材料上，从而形成电荷的分离和运输。
电解液则提供了离子的传输通道，以维持电荷平衡。
光敏电极和对电极分别接受电荷，建立电势差，形成电流。
并且，由于特殊的电极材料和导电液体，这种电池可以向两个方向输出电流，进而光伏效率得到提高。
二、染料敏化太阳能电池的研究进展染料敏化太阳能电池由于其结构简单、成本低廉、灵活透明等优点受到了广泛关注。
自1972年O'Regan和Grätzel教授首次提出Grätzel电池后，研究者们对它的改进和优化不断进行，目前已经取得了较为丰富的研究成果：1、液态电解质Grätzel电池。
1985年，Tennakone等人利用溶于有机溶剂中的银离子/亚铁氰酸盐作为电解质，制备出稳定的液态Grätzel电池。
分别于对电极和光敏电极上采用铂和钾硝酸，其效率可达到5.2%。
2、固态电解质Grätzel电池。
为了克服液态电解质Grätzel电池中电解液泄漏的问题，研究者们又发展出了固态电解质Grätzel电池。
2000年，Zakeeruddin等人在TiO2纳米晶膜上涂覆了含PbI2等离子体和2,2',7,7'-四-(甲基丙烯酸乙酯)氧合物作为电解质的Grätzel电池，其效率高达7.2%。
染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池
染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池
染料敏化太阳能电池（Dye Sensitised Solar Cells，简称DSSC）和有机太阳能电池（Organic Solar Cells，简称OSC）都是利用有机材料作为光激活层的太阳能电池，
但它们在工作原理、结构和性能上存在一些差异。
染料敏化太阳能电池是一种有机/无机复合电池，主要由吸附染料的纳米多孔半导体
薄膜、电解质和对电极构成。
它的工作原理是染料分子受光激发后，从基态跃迁到激发态，然后染料中处于激发态的电子迅速注入到纳米半导体的导带中，完成载流子的分离。
注入到半导体导带中的电子经外回路至对电极，并在外电路中形成光电流，处于氧化态的电解质在对电极接收电子被还原，氧化态的染料被还原态的电解质还原再生，完成一个循环过程。
染料敏化太阳能电池的光电能量转换率可以达到
11%以上，且其制备过程简单、成本低，因此被认为是一种具有潜力的太阳能电池。
有机太阳能电池则是利用有机材料的光电效应来产生电能的器件。
它的基本结构包括两个电极（阳极和阴极）以及夹在两个电极之间的有机半导体材料。
当太阳光照
射到有机半导体材料上时，会激发产生电子-空穴对，然后电子和空穴分别被两个电
极收集，从而形成光电流。
有机太阳能电池具有轻薄、柔性、可大面积制备等优点，因此在可穿戴设备、建筑集成光伏等领域具有广阔的应用前景。
总的来说，染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池都是利用有机材料的光电效应来产生电能的器件，但它们在结构、工作原理和性能上存在一些差异。
具体选择哪种类型的太阳能电池取决于应用场景、成本、效率等因素。
染料敏化太阳能电池
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染料敏化太阳能电池技术及应用
01
染料敏化太阳能电池基本原理及结构
染料敏化太阳能电池的工作原理概述
光吸收过程
• 染料分子吸收太阳光 • 激发态染料分子与半导体纳米颗粒 相互作用
光生电子空穴对生成
• 激发态染料分子衰变产生电子空穴 对 • 电子空穴对在半导体纳米颗粒中分 离
对电极层
• 作为电池的正负极 • 收集和传输光生电子 • 与电解质接触实现离子 传输
电解质层
• 填充在染料敏化半导体 层与对电极层之间 • 提供离子传输通道 • 维持电池内部的电化学 平衡
染料敏化太阳能电池的关键材料介绍
染料分子
• 光敏性染料 • 宽光谱吸收 • 高光吸收系数
电解质材料
• 固态电解质 • 液态电解质 • 离子液体电解质
半导体纳米颗粒
• 纳米尺寸效应 • 高表面积 • 快速电子传输
对电极材料
• 贵金属对电极 • 复合对电极 • 导电聚合物对电极
02
染料敏化太阳能电池的性能特点及优势
染料敏化太阳能电池的光电转换效率及性能优势
光电转换效率
• 高于传统硅太阳能电池 • 目前实验室最高光电转换效率达25%
性能优势
• 宽光谱吸收 • 低成本原材料 • 柔性及可透明性 • 良好的环境稳定性
技术进步
• 提高光电转换效率 • 改善稳定性 • 降低成本
创新方向
• 新型染料分子研究 • 新型半导体纳米颗粒研究 • 新型电解质材料研究
染料敏化太阳能电池的市场前景及增长潜力
市场前景
• 全球能源转型 • 太阳能市场需求增长 • 染料敏化太阳能电池市场份额扩大
染料敏化太阳能电池综述基本概念发展实验思路
光电转换效率
虽然染料敏化太阳能电池的光电转 换效率已经有所提高，但仍需进一 步优化以提高其在各种环境下的应 用潜力。
生产成本
目前染料敏化太阳能电池的生产成 本相对较高，需要探索更低成本、 高效的生产工艺和材料。
未来研究方向与展望
新型染料设计
研究新型染料以提高光电转换效率和稳 定性是未来的一个重要研究方向。
性能参数
开路电压
指在无负载条件下，太阳能电池的最 大输出电压。
短路电流密度
指在短路条件下，太阳能电池的输出 电流密度。
填充因子
指在最佳工作条件下，太阳能电池的 最大输出功率与开路电压和短路电流 密度的乘积之比。
光电转换效率
指太阳能电池的最大输出功率与入射 太阳光功率之比。
02
发展历程
早期研究与发展
结构与组成
光阳极
通常由透明导电基底（如玻璃）和 半导体材料（如二氧化钛）构成，
用于吸收太阳光并传递电子。
染料
含有有机染料的敏化剂，用于 吸收太阳光并传递电子。
电解质
包含氧化还原对的电解质，用 于接收来自导带上的电子并传 递给对电极。
对电极
通常为铂电极，用于接收来自 电解质中的电子并与光阳极构
成回路。
通过优化染料分子、电解质溶液和半导体 材料等手段，提高染料敏化太阳能电池的 光电转换效率。
降低染料敏化太阳能电池的制造成本，使 其更具市场竞争力。
拓展应用领域
解决环境问题
将染料敏化太阳能电池的应用领域从实验 室走向实际应用，如建筑、汽车和航空航 天等领域。
在生产和使用过程中，染料敏化太阳能电 池应尽量减少对环境的负面影响，如减少 有害物质的排放和废弃物的产生。
染料敏化太阳能电池研究
染料敏化太阳能电池研究引言随着能源需求的不断增长和环境问题的不断加剧，绿色可再生能源的研究和应用变得愈加重要。
太阳能作为一种广泛可利用的绿色能源，持续受到科学家们的关注和研究。
染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells，DSSCs）以其高效转化太阳能的能力和相对低成本的制备方法，成为太阳能领域的一项重要突破。
本文将对染料敏化太阳能电池的原理、研究进展以及未来发展方向进行探讨。
第一章染料敏化太阳能电池原理1.1 光电转换过程染料敏化太阳能电池是一种基于光电转换的太阳能电池，其原理与传统硅基太阳能电池有所不同。
在DSSCs中，染料吸收太阳光的能量，将其转化为电子并注入导电的纳米晶体电极中，通过外部电路从而实现电能的输出。
1.2 结构组成DSSCs主要由染料敏化层、电解质层、钝化层、导电玻璃等构成。
染料敏化层是该电池的关键部分，其中的染料分子通过吸收光能，发生电子激发并注入导电材料中，完成光电转换过程。
电解质层通常采用液态电解质，用于传递电子，并在光生电子通过电解质层后，回归到阳极。
钝化层的作用是防止电解质溶液进入阳极，从而提高DSSCs的稳定性。
导电玻璃则作为电池的基底，用于支撑和导电。
第二章染料敏化太阳能电池研究进展2.1 染料的选择和设计染料的种类和性质对DSSCs的性能起着至关重要的作用。
科学家们通过对染料结构的改进和设计，提高了其对太阳光的吸收能力、光稳定性和电荷转移效率。
有机染料和无机染料是常用的两类染料，尤其是针对有机染料的研究，取得了显著的突破。
2.2 界面工程DSSCs的性能与界面的电荷传输以及电子传导密切相关。
界面的工程化设计可以改善光生电子和空穴的逆向传输，并减少反应中间体的重新组合。
此外，还可以优化染料敏化层和导电玻璃之间的接触，提高光电转换效率。
2.3 导电材料的研究导电材料在DSSCs中扮演着关键的角色，影响电荷的传输和集中，以及增强光电流。
研究表明，纳米晶体二氧化钛（TiO2）是最常用的导电材料，同时针对其表面形貌和晶体结构进行优化改进，可以提高DSSCs的效率。
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染料敏化太阳能电池物理科学与技术学院化学物理学交叉培养班张玲玲 2011213434 摘要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，其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。
本文主要从染料敏化太阳能电池的原理和电解质来进行介绍。
关键词染料敏化太阳能电池原理制备一、染料敏化太阳能电池的基本结构染料敏化太阳能电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、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、ZnO等），聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为染料敏化太阳能电池的负极。
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-。
图1染料敏化太阳能电池的基本结构二、染料敏化太阳能电池的工作原理当太阳光照射在染料敏化太阳能电池上，染料分子中基态电子被激发，激发态染料分子将电子注入到纳米多孔半导体的导带中，注入到导带中的电子迅速富集到导电玻璃面上，传向外电路，并最终回到对电极上。
而由于染料的氧化还原电位高于氧化还原电解质电对的电位，这时处于氧化态的染料分子随即被还原态的电解质还原。
然后氧化态的电解质扩散到对电极上得到电子再生，如此循环，即产生电流。
电池的最大电压由氧化物半导体的费米能级和氧化还原电解质电对的电位决定。
图2 染料敏化太阳能电池的工作原理示意图2.1纳米晶多孔薄膜作为太阳能电池半导体材料，首要条件为光照下性能稳定。
考虑到只有禁带宽度Eg ﹥ 3eV 的宽带隙半导体才满足这一条件，因此可以用作DSC 半导体材料的禁带宽度必须大于3eV 。
TiO2禁带宽度为3. 2eV ，是性能最优、使用最广泛的DSC 半导体电极材料。
所有的太阳能电池都是依靠光电效应将光能转化为电能． 半导体的截止波长由下式计算:g E 1240g =λ 式中: Eg 为半导体禁带宽度，λg 为半导体的截止吸收波长． 则禁带宽度为3eV 半导体材料截止波长为413 nm ，而太阳光主要分布在可见光区域，而可见光光谱范围为390 ～770 nm ，因此基本不能被吸收． 为了使宽带隙半导体材料能够吸收可见光，必须通过某种方法将截止波长红移至红外区． 吸附于半导体表面的染料可以使半导体的吸收边强烈红移。
2.2染料分子染料分子是一类金属钌配合物，其激发是典型的金属到配体的电荷转移过程。
也就是说，染料分子最高已占轨道( HOMO)在金属Ru附近，最低未占轨道( LOMO)位于吡啶环和羧基附近。
激发时，电子从HOMO 跃迁到LOMO，由于羧基和TiO2纳米晶粒子结合在一起，染料分子和半导体表面距离非常近，LOMO电子波函数与TiO2部分重合，因此电子能够迅速注入半导体。
2.3DSC中光生载流子的产生与传输虽然DSC与p －n结电池电子空穴对产生机理相同，即都是由光照下电子从禁带跃迁到导带而产生的，但是对于电荷的分离及传输两者是截然不同的。
硅太阳能电池核心结构为p －n结，电子与空穴通过在p －n结空间电荷层内建电场实现电荷分离与传输。
对于DSC，染料只产生电子空穴对，半导体只负责传输电子，电荷产生和传输是相互分离的。
2.4电荷分离处于激发态的染料分子不稳定，容易发射电子而形成氧化态S + ，发射的电子被注入半导体中扩散，这也要求半导体为N 型材料。
S +停留在半导体表面，通过与电解质中氧化还原对作用实现正电荷(空穴) 的传输。
也就是说，空穴并没有进入半导体，而是通过电解质传输。
电子注入半导体主要决定于染料分子的能带结构与TiO2导带位置。
具体地说，染料分子能带位置必须满足两个条件，才能完成电子循环：a．染料激发态位置( LOMO)必须高于TiO2导带位置，以保证电子能迅速注入半导体。
b．染料基态位置( HOMO) 必须低于电解质中氧化还原对( I3 －/I －) 化学势，保证氧化态染料能被电解质还原。
2.5电荷的传输和电解质中的离子传输由于纳米晶多孔薄膜由紧密相连的纳米晶颗粒堆积排列而成，电子在纳米晶颗粒间跳跃扩散。
同时考虑电子的集体效应，由于贴近染料分子一侧有大量电子从染料注入，靠近导电基底一侧电子不断流向外电路，因此薄膜内部电子浓度出现梯度差，有利于电子向导电基底一侧扩散。
电子的扩散快慢程度用扩散系数来表征．扩散系数与半导体中由缺陷而引起的势阱有关。
电子在纳米晶薄膜传输的同时，空穴( 正电荷) 以I3 －形式从纳米晶薄膜表面一侧向对电极传输。
电荷在电池中的传输机理是一个非常关键的问题，关系到如何选择优化半导体材料、如何减弱电子复合、如何设计染料分子结构等等。
2.6电子复合效应在p － n 结电池结构中，电子在半导体材料中传输，遇到缺陷电子很容易被束缚，因此对半导体材料的晶化程度以及纯度都有相当高的要求。
但在DSC 中，纳米晶粒子间存在大量缺陷和晶界，但是这毫不影响电池性能。
主要是因为电子在半导体薄膜中传输，而空穴在电解质中传输，因此复合效应只能发生在半导体－电解质界面。
三、染料敏化太阳能电池电解质的研究进展在染料敏化太阳能电池中, 电解质起到传输电子和空穴的作用, 其中的氧化还原电对、有机溶剂、添加剂以及金属离子的种类都对电池的性能有重要的影响。
理想的氧化还原电对要满足: 在阴极应该具有快速的电子传输动力, 较快地与电子发生氧化还原反应, 以减少电子在阴极的积累; 而在阳极又要表现出较慢的电子传输动力, 以减少激发到半导体导带中的光电子与电解质中的电子受体或染料的氧化态反应 。
目前的DSSC 中, 应用的有液态电解质、准固态电解质、固态电解质等。
3.1液态电解质广泛应用的电解质溶液液中氧化还原电对一般为--I I /3 ， 有机溶剂主要有腈类或碳酸酯类， 添加剂一般为42叔丁基吡啶或N2甲基苯并咪唑 。
由于--I I /3 电对的电势与N3 染料基态的能级相比，具有0. 6eV 的相对差值, 引起的电势损失较大。
尽管液体电解质取得了较高的光电转换效率,，但有机溶剂易挥发、密封困难， 影响到DSSC 使用寿命。
而室温下的离子液体具有一系列的优点,，诸如好的热稳定性及宽的电化学窗口、不易燃性、高的离子传导性、很小的蒸汽压力、毒性小等。
在DSSC 中用离子液体代替液态电解质有利于提高寿命和稳定性，具有广阔的前景。
但离子液体的粘度系数相对较大，影响离子的扩散速率，导致DSSC 的光电转换效率不高,这也是今后努力的方向。
3.2准固态电解质考虑到液体电解质的不足, 而它与胶凝剂结合后形成的准固态电解质可有效地防止电解质泄露, 延长电池的使用寿命, 从而引起广泛的关注。
用于DSSC 的胶凝剂主要有: 聚合物、纳米粉末和有机小分子胶凝剂。
聚合物胶凝剂具有网格结构,，液体电解质可以填充于其中从而达到固化的目的，其性能稳定, 使用寿命较长。
纳米粉末胶凝剂易于分散在极性较强的离子液体中, 形成稳定的凝胶并且基本上不影响电池的性能, 但由于纳米粉末容易发生团聚及沉降, 获得的凝胶寿命有限。
有机小分子胶凝剂主要是含有酰胺键和长脂肪链的有机小分子,通过酰胺键之间的氢键和长脂肪链之间的范德华力, 能使液体的电解质固化成准固态。
有机小分子的凝胶化过程可以在电池内部完成, 使其对敏化后氧化物薄膜渗透性好, 体系较为稳定且电池的制备较为容易, 它克服了液体有机溶剂电解质和离子液体的不足, 又能把二者的优点很好地结合起来。
,3.3固态电解质由于液体电解质存在的一些不可避免的缺陷, 从实用角度考虑, 用p2型半导体氧化物或固体有机穴材料或导电聚合物代替液体电解质将是染料敏化太阳能电池发展的一个方向。
人们对固态电解质一直以来就很感兴趣, 尤其以有机空穴材料研究较为活跃。
固体空穴材料与敏化的半导体氧化物构成p2n 异质结, 其电荷分离动力学过程为:敏化剂受光激发后, 将电子注入到二氧化钛的导带中, 氧化态的染料分子随之将空穴注入到OMeTAD中，从而获得再生。
非晶有机半导体空穴传输材料的发现，是光电有机材料领域的一个亮点。
固体电解质代替液体电解质虽然克服了一些问题，但也存在明显的不足，如在半导体氧化物和空穴传输材料的界面处电子的复合速率比较高、传导率低等，这也是今后努力的方向和研究重点。
四、前景展望21世纪是一个能源紧缺的世纪，而随处可见的光能是人类一直追寻的方向。
染料敏化太阳能电池经过近几年的发展，其敏化燃料和电解质的研究都已经取得了阶段性的成果，相信在磁性纳米粒子的制备和应用方面都将会有一个质的飞跃。
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