染料敏化太阳能电池的进展综述
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的研究进展及发展趋势
染料敏化太阳能电池的研究进展及发展趋势染料敏化太阳能电池（DSSC）是一种新型的太阳能电池，其性能不仅可以与传统的硅太阳能电池相媲美，而且具有制造成本低、工艺简单、颜色可控等优点，在可再生能源领域具有广泛的应用前景。
该文将从DSSC的基本原理、研究进展及发展趋势三个方面进行分析。
一、DSSC的基本原理DSSC是一种基于电荷转移机制的太阳能电池，其组成由导电玻璃/氧化物电极、染料敏化剂、电解质以及对电子收集和传输的层等组件构成。
当太阳光照射到电极上的染料敏化剂时，其分子吸收太阳光能并将其转化成电能，产生电子-空穴对。
电解质负责将产生的电子传递到导电玻璃/氧化物电极上，从而实现电荷的分离和传输。
对电子收集和传输的层则负责将电子从导电玻璃/氧化物电极转移到电池外部，实现电能的输出。
二、DSSC的研究进展近年来，DSSC研究领域一直处于快速发展阶段，涉及到染料敏化剂、电解质、对电子收集和传输的层等方面的研究。
其中，染料敏化剂的设计和合成是DSSC研究中的关键问题之一。
早期的染料敏化剂是基于天然染料的，但其吸光光谱窄、稳定性较差等问题限制了其应用。
近年来，人们借鉴复杂有机分子或金属有机框架材料等方法，逐渐开发出吸光光谱宽、光稳定性好的新型染料敏化剂，如卟吩骨架材料、钴金属染料等。
另外，电解质的研究也取得了长足的进展。
传统的电解质为液态电解质，但其稳定性较差、易挥发等问题限制其应用。
因此，人们逐渐开发出了固态电解质、有机-无机混合电解质等替代电解质，并取得了良好的效果。
三、DSSC的发展趋势未来，DSSC的研究方向将主要集中在提高其效能和稳定性以及降低制造成本等方面。
首先，提高效能将是DSSC研究的主要方向之一。
研究人员可以通过改变电极、染料敏化剂等方面，进一步提高DSSC的光电转化效率。
特别是在染料敏化剂方面，新型高效染料敏化剂的研发将提升DSSC的效能。
其次，提高稳定性也是DSSC研究的重要方向之一。
目前，DSSC在长时间运作中会出现染料流失、电解质分解、对电子收集和传输的层老化等问题，必须寻求有效的解决方法。
染料敏化薄膜太阳能电池的研究进展
116科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N动力与电气工程随着人类经济社会的不断发展,对能源的需求也不断增多,在过去的工业革命时代以来,尤其是21世纪以来,全球对能源的消耗每年都不断增多,所带来的环境污染问题也不断严重,大气污染、水污染、核污染等时刻都在提醒着人们需要去寻找新的能源利用点。
太阳能作为一种取之不尽的能源,在利用率转化方面效率非常高,而且使用成本低,不会产生任何的污染,在所有的地区几乎都可以得到广泛应用。
将太阳能转化为电能是一种典型的湿化学学科,目前研究不断深入的梁料敏化薄膜为光阳极的太阳能电池,因为其光电转换效率高得到了广泛的关注。
电解质结合薄膜制成固态电池,单色光电转换率达到33%。
本文通过对染料敏化薄膜太阳能电池的原理与构造进行介绍,并对目前的研究进展与成果进行分析,对未来的研究趋势进行一定的预测。
1 染料敏化薄膜太阳能电池的工作基理与构造染料敏化薄膜太阳能电池与以往的晶体硅太阳能电池相比,在很多个方面都存在着巨大的优势,首先它的成本更低,在环保、制作工艺方面更有优势,高光电转换效率更高。
染料敏化薄膜太阳能电池的组成十分简单,只是通过几种部分组合而成。
主要有导电玻璃、半导体氧化薄膜、电解质、敏化材料等组成。
与植物的光合作用相似,光子对于光合膜作用的结果是在合膜内外制造一个电场,制造一种光与电相互变化的环境。
电子通过光合膜内向外进行传送,光子不断作用,形成了内外电流。
首先在结构中有半导体氧化薄膜,当光照在上面时,光照下的染料分子内部的电子将会受到刺激,开始进入到激发状态,变为氧化态,当不稳定的电子快速地进入到相邻导带上时,就可以瞬间在导电玻璃上进行聚集,不断向外电路来输送电路。
对于失去电子的染料,将会从电解质中不断得到补偿,这时电解质内部的氧化-还原把空穴送到对电极,与电子完成一次完整地循环。
电流损失的主要过程是激活态的电子导入半导体氧化薄膜导带。
染料敏化太阳能电池行业的发展
染料敏化太阳能电池行业的发展染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池，它采用了全新的技术和原理，具有很高的发电效率和实用性。
随着环保意识的提高和新能源的逐渐普及，染料敏化太阳能电池行业的发展前景非常广阔。
本文将从这个角度出发，深入探讨染料敏化太阳能电池的技术原理、应用领域和未来发展方向等问题。
一、技术原理染料敏化太阳能电池是一种类似于传统晶体硅太阳能电池的装置，但它与传统太阳能电池不同的是采用了一种全新的电池材料——染料。
染料敏化太阳能电池的工作原理是利用染料分子吸收太阳能中的光子，将其转化成电子和空穴。
染料分子吸收光子后，电子从染料分子的价带跃迁到染料分子的导带中，同时留下一个具有正电荷的空穴。
在电池的两个电极（正极和负极）之间，这些电子和空穴被分别收集，构成电荷传输路线。
通过连接一定的电路，这些电子和空穴就可以被引导到获得电能的装置中，发挥最终功效。
二、应用领域染料敏化太阳能电池具有很高的发电效率和稳定性，它的应用领域非常广泛。
目前主要应用于以下几个方面：1.户外光伏产品——染料敏化太阳能电池可以制成柔性太阳能板，这种太阳能板可以贴在各种户外设备上，如行车记录仪、充电宝、户外摄像机、自行车等。
在户外野外等没有电源的环境下，可以利用它来为这些装备提供电源，十分便捷。
2.建筑光伏应用——染料敏化太阳能电池可以在建筑的门面、窗户、墙壁、屋顶等处应用，可以减少对建筑外观的破坏，美化建筑外观，同时还可以为建筑提供持续的电力，节省能源成本，使得建筑更加环保。
3.光伏无人机应用——染料敏化太阳能电池的重量轻、成本低，非常适合应用于无人机光伏电池上。
通过利用它提供的太阳能电能，无人机可以飞行更长时间，飞行高度也更高。
同时，它不会对固定翼强制要求的结构大小和重量带来影3.智能家居应用——染料敏化太阳能电池可以应用于各种家用电器、电子设备中，使得这些设备在电网停电或人为故意停电的情况下，仍然可以继续工作。
在智能家居领域，染料敏化太阳能电池的应用前景非常广泛。
染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池的研究进展
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 Ｔ Ｏ 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 ｌ ５ １ １ ） 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 Ｔ Ｏ 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 Ｔ Ｏ 的 结 构 和性 能 、 ｉ。 染 料 敏 化 纳 米 Ｔ Ｏ 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 ［ｉ Ｔ 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 。Ｔ Ｏ 是 一 种 宽禁 带 的半 导 体 材 料 ， 中锐 钛 矿 型 Ｔ Ｏ ｉ。 其 ｉ
溶胶 一 胶法制备 Ｔ Ｏ 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
染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池用染料敏化剂的研究进展
ｔ ｇ ｓａ ｄ ｄ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｓｏ ａ ｉｕ ｙ ｅ ｓｔ ｅｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔｒ ｓ ａｃ ｉ ａｉｎ ｗ ｒ ｅ ｉｗ ｄ ｉ ｅ ａｌ Ｆ ｎ ｌ ａ ｅ ｎ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆ ｒ ｓｄ ｅ ｓ ｎ ｉ ｚ ｒ ｎ ｈ ｕ ｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓｔ ｔ ｅ ｅ ｒ ｖｅ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ ｉ ａ — ｖ ｏ ｉ ｕ ｏ ．
（ 阳师范学院 ａ化学化工学院； ． 管理处， 信 ． ｂ资产 河南 信阳 ４ ４ ０ ６ ０ ０）
摘
要： 染料 敏化 剂 的性 能 是 影 响 染 料 敏化 太 阳能 电池 光 电转 化 效 率 的 重 要 因 素 ， 于 染 料 敏 化剂 的研 关
究是当前研究的热点之一 。本文简要介 绍了染料敏化剂在染料敏化纳米晶太阳能电池 中的作用 以及各种染 料敏化剂 的优缺点及发展现状 ， 并对其应用前景进行 了展望。
ｌ ， ｈ ｉ ｔ ｒ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｗ ｓａ ｓ ｅ ｉ ｗ ｄ ｙ ｔ ｅｒ ｕ ｕ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ａ ｌｏ ｒ ｖｅ ｅ ． ｆ Ｋｅ ｒ ｓ ｄ ｅ ｓ ｎ ｉ ｚ ｒ ｓ ｌｒｃ ｌ； ｈ ｔ ｕ ｅ ｔｃ ｎ ｅ ｓ ｎ ｅ ｃｅ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ： ｙ ｅ ｓｔ ｅ ； ｏａ ｅｌ ｐ ｏｏ ｔ ｃ ｒ ｎ ｏ ｖ ｒｉ ｆ ｉｎ ｙ ｉ ｏ ｏ ｉ化学工程师
Ｃ ｅ ｃｌ ｎｉｅｒ ｈｍｉａ Ｅ ｇｎｅ
２１ ０ ０年第 １ ０期
≥： 文 号： ０—ｌ （０ ） —ｏ２ｏ 章编 １ ２１ ４２ｌ １ ０２一５ ０ ２ ｏ０
； 刁
ｌ 述
染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池 用染料敏化剂的研 究进展木
王红 军 王艳 蕊 ， ， 关梦杰 高 ， 娟
染料敏化太阳能电池的研究现状及其应用前景
染料敏化太阳能电池的研究现状及其应用前景染料敏化太阳能电池是一种新型的光电转换器件，其优点在于价格低廉、制备简单、可塑性强、光电转换效率高等。
目前，染料敏化太阳能电池的研究已经取得了一些进展，并得到了广泛的关注和应用。
本文将从染料敏化太阳能电池的原理、研究现状和应用前景等方面进行论述。
一、染料敏化太阳能电池的原理染料敏化太阳能电池的核心部件是一种染料分子，在阳光的照射下能够吸收光能，并将其转化为电能。
染料分子一般由两部分构成，即染料分子和电子受体。
染料分子吸收光能后，电子便被激发到受体的导带上，而染料分子中的空穴则被氧化剂捕获，在某些电解液中，电子和空穴便可以沿着电解液中的导电链传输，最终到达电极表面，从而产生电流。
二、染料敏化太阳能电池的研究现状染料敏化太阳能电池的研究始于90年代初期，并在近年来得到了广泛的发展和研究。
目前，重要的染料敏化太阳能电池有三种类型，即液态染料敏化太阳能电池、固态染料敏化太阳能电池和有机-无机钙钛矿太阳能电池。
其中，液态染料敏化太阳能电池是第一代染料敏化太阳能电池，具有可调谐能谱、制备容易等优点，但其使用寿命较短、稳定性差等缺点限制了其应用前景。
相比之下，固态染料敏化太阳能电池具有良好的光电性能和较好的稳定性，但其制备和性能调整难度大，仍存在需要优化的地方。
而有机-无机钙钛矿太阳能电池则被认为是最为重要的染料敏化太阳能电池之一，其光电转换效率高、稳定性好、制备简单等优点，使其在未来的能源领域中展现出良好的应用前景。
三、染料敏化太阳能电池的应用前景染料敏化太阳能电池在未来的应用前景广阔，其中最具有潜力的是其在建筑、车辆和电子设备等领域的应用。
在建筑领域中，染料敏化太阳能电池可以被直接塑造成为可替代建筑外墙、天窗等元素，使得建筑具有更好的一体化和更加环保的特点。
在车辆领域中，染料敏化太阳能电池可以利用随处可见的太阳能将车辆电池充电，使得车辆具有更加绿色和高效的特点。
而在电子设备领域中，染料敏化太阳能电池可以大大增加电子设备续航能力，使得电子设备具有更加灵活和无线的特点。
二茂铁染料在敏化太阳能电池的研究进展
DOI： 10.13822/ki.hxsj.2020007577j综述与进展化学试剂，2020,42(11) ,1309〜1317二茂铁染料在敏化太阳能电池的研究进展王磊、李耀龙2,陈瑜“(1.天津理工大学，化学化工学院，天津300384;2.天津大格科技有限公司，天津301700)摘要：染料敏化太阳能电池（DSSC)已成为低成本光伏最有前途的技术之一，也是作为基于传统太阳能电池的有前途的替代品，引起了相当大的研究兴趣。
目前为止，为制作高效率的染料敏化太阳能电池，许多研究学者制作出了各种各样的敏化剂。
染料敏化剂对光收集和电子注入效率都起着至关重要的作用。
染料敏化剂可分为两种：金属有机染料敏化剂和非金属染料敏化剂。
二茂铁或二茂铁衍生物可作为供电子基的有机染料敏化剂，可以提高太阳能电池的光电转化效率，受到越来越多的关注。
关键词：有机光伏；太阳能电池；染料敏化剂；二茂铁；光电转换效率中图分类号：062丨.3 文献标识码：A文章编号：0258-3283( 2020) 11 -丨309-09Progress of Ferrocene Dyes in Sensitized Solar Cells WANG Lei' ,L I Yao-long1 ?CHEN Y u*\ 1.School of Chemistry a n d C h e mical Engineering,Tianjin University of Te c h n o l o g y,Tianjin 300384,C h i n a；2.Tianjin D a g Technology C o.,Ltd.,Tianjin 301700, C h i n a) ,H u a x u e Shiji,2020,42(11) , 1309 ~ 1317Abstract：Dye-sensitized solar cells (D S S C)have b e c o m e one of the most promising technologies for low-cost photovoltaics,and as promising alternatives to traditional solar cells,have attracted considerable research interest.So f a r,m a n y researchers have prod u c e d a variety of sensitizers to produce highly efficient dye-sensitized solar cells.Dye sensitizers play a vital role in both light collection and electron injection efficiency.There are two types of dye sensitizers ：metal-organic dye sensitizers and non-metallic or- ganic dye sensitizers.Ferrocene a n d ferrocene derivatives can be used as electron-donor-based organic dye sensitizers to improve the photoelectric conversion efficiency of solar cells,which is receiving increasing attention.Key w ords：organic photochemistry；solar cells；dye sensitizers；ferrocene；photoelectric conversion efficiency随着科技的进步和人民生活水平的逐渐提高，越来越多的人开始关注国家的能源发展问题，然而随之出现的能源和燃料的危机，使得人类社会需要寻找一种可以代替化石燃料的能源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
染料敏化太阳能电池的进展综述王若瑜（北京清华大学化学系100084 ）【摘要】由于染料敏化太阳能电池具有优良的稳固性和高转换效率，它具有极大的应用前景。
本文就染料敏化太阳能电池的原理、齐电池组成结构的优化等，对国内外学者的研究工作做以综述评论。
【关键词】太阳能染料敏化电极TiO?薄膜在能源危机日趋加深的今天，由于化石能源的不可再生：氢能利用中的储氢材料问题仍然没有解决：风能、核能利用难以大而积推行；太阳能作为另一种可再生淸洁能源足以引发人们的重视。
利用太阳能，已是各相关学科一个很重要的方向。
1991年之前，人们对太阳能的利用停留在利用半导体硅材料太阳能电池【1】上，这种太阳能电池虽然已经达到了超过15%的转化效率，可是它的光电转化机理要求材料达到髙纯度且无晶体缺点，再加上硅的生产价钱居高，这种电池在生产应用上碰到了阻力。
1991年，瑞士的GFtzcl教授小组做出了染料敏化太阳能电池【2】，他们的电池基于光合作用原理，以拔酸联毗唳钉配合物为敏化染料，以二氧化钛纳米薄膜为电极，利用二氧化钛材料的宽禁带特点，使得吸收太阳光激发电子的区域和传递电荷的区域分开，从而取得了％的髙光电转换效率【3】，这种电池目前达到最高的转换效率是% （6L由于这种电池工艺简单，本钱低廉（约为硅电池的1/5-1/10） [4],而且可选用柔质基材而使得应用范用更广，最重要的是，它具有稳固的性质，有髙光电转换效率，这无疑给太阳能电池的进展带来了庞大的变革【9】。
正因为染料敏化电池的上述长处，许多学者就它的机理、各个组成部份的优化等相关内容作了一系列实验，这篇论文将就这些方面做以综述简介，并加以分析和评论。
2, 染料敏化太阳能电池工作原理染料敏化太阳能电池的选材TiO?材料具有稳固的性质，且廉价易想，是理想的工业材料。
由于它的禁带宽度是，超过了可见光的能量范围（~）,所以需要用光敏材料对其进行修饰。
其中的染料敏化剂指多由钉（Ri「）和娥（Os）等过渡金属与多联毗咙形成的配合物；实验证明，只有吸附在TiO? 表面的单层染料分子才有有效的敏化作用【3】，所以人们往往采用多孔纳米TiO?薄膜，利用其大的比表而积吸附更多染料分子，利用太阳光在粗糙表面内的多次反射从而被染料分子反复吸收提高电池效率：电解质随染料的不同而有不同的选择，总的来讲，以含1% -离子对的固态或液态电解质为主。
由于电解质状态的不同，染料敏化太阳能电池分为液相电解质的湿化学太阳能电池和固相电解质的固态太阳能电池。
湿化学染料敏化太阳能电池结构及原理⑴⑷如图1液体电解质染料敏化••代化钛电池的结构示意图当能量低于二氧化钛禁带宽度且知足染料分子激发所需能量的入射光照射到电极上时，基态染料分子被激发：D+h u -*D* （染料澈发）被激发的电子注入二氧化钛导电层，被搜集到导电基片,再通过外电路流向对电极，形成电流。
算了经被氧化的染料分子在电解液中被还原：D* - D+ + c・一Ecb （光电流产生）D++X- - D+X （染料还原）X + e- - X （电解质还原）半导体电极染料电解质溶液透明刈电极图2液态屯解质敏化二氧化饮屯池的光电转换原理图整个进程完成了光电循环，个反映物状态不变，光能转换为电能。
可是由于电解液采用液态，无益于电池性能的稳固。
且进程中有：氧化态染料+ e - （TiO2导带）一基态染料（电子复合）氧化态电解质+ e - （TiO2导带）一还原态电解质（暗电流）电子复合无益于转换效率的提髙，暗电流则会造成电流损失［51态染料敏化太阳能电池结构及原理⑵/金加电极染料敏化的多相结致密二氧化钱层导电金屈氧化物玻璃衬底图3全固态染料敏化二氧化饮电池的结构示意图固态光电池用空穴传输材料代替了液态光电池中的液态电解质，其余二者不同不大。
原理也类似：第一电子收到特定能量的入射光激发而跃迁，激发态的电子注入二氧化钛导带, 同时染料被氧化。
二氧化钛导带中的电子通过外电路流向对电极，形成电流。
与液态电池的区别在于，氧化态的染料分子通过将其空穴注入空穴传输材料而自身取得还原。
其光电转换式如下：D +加-*D"（染料激发）D*TD+ + e - TEcbD-TD + h* （空穴）一价带（空穴传输材料）二氧化钛电极染料空穴传输材料金屈电极图4全固态敏化二氧化钛电池光电转换原理图电池的开路电压取决于二氧化钛的费米能级和空穴传输材料的HOMO能级之差。
3, 电池优化的讨论二氧化钛薄膜二氧化钛薄膜的制备纳米二氧化钛薄膜的制备方式包括溶胶凝胶法、水热反映法、溅射法、醇盐水解法、溅射沉积法、等离子喷涂法、丝网印刷法等［7LLadislav Kavan小组【2】采用TiCh的阳极氧化水解法制备TiCh薄膜.以15%TiCh水溶液和10%HCl做电解液（混入少量的Zn,控制钛处于三价），'‘阳极为导电氧化物电极•阴极为Pl 电极，电解液的PH值为2〜3,以饱和甘汞电极（SCE）为参比电极.通过TiCh水溶液的阳极氧化水解，从而在TCO电极上取得了TiO2层.形成的沉积层为1 um,在450 °C烧结后为锐钛矿结构.而且，沉枳层表现出n - TiO2半导体的电化学和光电化学活性而且，为了取得适合的粗糙度，需要对TCO电极上附着P25粒子进行烧结。
戴松元等人【1】也利用阳极氧化法制备了高纯、致密的TiCh纳米膜。
蓝鼎小组【6】的实验则涉及了溶胶凝胶法、粉末涂敷法和磁控溅射法制备二氧化钛薄膜。
溶液凝胶法：取必然量的钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，缓慢加入少量水,用二乙醇胺作抑制剂，延缓钛酸四丁酯的强烈水解，不断搅拌取得稳固的纯溶胶凝胶液：若向英中中加入聚 乙二醇（PEG2000）则可制备另一种含聚乙二醇溶胶凝胶液。
粉末涂敷法：将配制好的纯溶胶2凝胶液8 mL 与l.Og 的P23 （粒径为30 nm ，比表而 积为50 m2 • g - 1 .TiO 2含量大于99 %）混合后用陶瓷研钵充分研磨而成的悬浊液.或用8 mL 去离子水与l.Og 的P25充分混合而成的悬浊液。
磁控溅射法：镀膜时采用纯度为99 %以上的钛靶，反映时充氧气，以Ar 为反映气体•电 源电压为400 V ,功率为6 kW ,溅射时真空度为2.0 Pa ，温度为180 °C,充氧量为30 seem/min.溅射时刻为1.5h, G6mez 等人【1】也报导过溅射沉积法制备Ti6薄膜。
.不同方式制备的薄膜对电池性能的影响蓝鼎小组【6】分析了各类方式制备的TiO2薄膜的组织结构得岀结论，采用磁控溅射 法制得的薄膜相对溶胶凝胶法和粉末涂敷法制得的薄膜致密、粘覆性好,。
由致密TiO2薄 膜制备的太阳电池取得的开路电压较高，短路电流较低。
反之，由多孔薄膜制备的电池则短路 电流较髙，而开路电压一般较小.这与薄膜的颗粒比表而积少有关。
因此磁控溅射发生产的薄 膜表现性能更为优越。
彌敏化剂[11染料的作用是吸收可见光，产生电荷。
它的作用要求染料具有下列性质【1】【5】：在二 氧化钛纳米结构半导体电极表而有良好的吸附性（染料分子母体上一般应有易与纳米半导体 表而结合的基团）；在可见光区对光有较好的吸收；氧化态、激发态比较稳固：激发态寿命 长：激发态的电势足够负；常见的优良性能的染料目多为多毗唳钉配合物，如竣酸多 毗咙钉、磷酸多毗喘钉和多核联毗咙钉染料。
其中利用最普遍 是竣酸多毗唳钉染料。
效果最好的是R U L 2 （SCN ） 2 （L 代表 4,4' 2二竣基22,2' 2联毗睫）（如图）。
因为它具化学稳固 性高、且有突出的氧化还原性质和良好的激发态反映活性，并 对能量传输和电子传输都很灵敏:磷酸多毗唳钉染料具有比竣 基更强的吸附能力（竣酸多毗唳钉染料在pH >5的水溶液中 容易脱附，而磷酸基团在水中pH = 0〜9时均不脱附），但磷 酸多毗唳钉激发态的寿命较短：多核联毗咙钉染料有一大优 势，即能够选择给、接电子能力不同的配体，使得电池的吸收光谱和可见光加倍匹配。
而且由于能量能够在多核配合物的某些配体间进行传递，这一功能而被形象的称为“能 量天线功能"但有研究【1】以为，在单核配合物的低吸收区，天线作用不明显。
另外，多 核配合物的大体积使它比单核染料更难进入纳米结构二氧化钛的空穴中。
除上述列举外，还有研究肖约金属的纯有机染料，可是目前该类染料电池转化率比较低 （11 电解质⑸染料敏化太阳能电池中常常利用的电解质有IM I 一、Br 2/ Br- .Na 2SO4/ Na 2SJFe （ CN ） 6]37[Fe （CN ）6]4-等。
往往按照染料选择对应的电解质。
对于髙效的电池，要求电解质中 还原剂能快速还原染料，且自身还原电位比电池电位低。
由于反映快速灵敏，最常常利用的 是I-3/I-离子对。
电解质有液态和固态两类。
由于液体电解质中染料的附着性往往较差，而且电池密闭很 难保证，故而开发转化效率较髙的固体电解质有重要的生产意义。
SCN SCN对电极染料敏化太阳能电池的三大重要组成中。
对电极做电池的正极，完成电子的搜集和输送。
同时兼有吸附并催化1亍、反射透过光的作用。
'‘对电极的特性和在其表而发生的还原反映速度极大地影响着电池的性能和效率。
为了减少能量损失，充分利用光阳极上染料所吸收的能量，提髙电池的寿命，好的对电极必需要有高的电催化活性、髙的比表而、很低的而电阻、高的电子传导率和高的稳固性。
【8】”对电极可分为金属质对电极、非金属质对电极。
金属质对电极常见的金属质对电极有钳对电极、金对电极和银对电极。
钳电极可由热分解法，磁控溅射貞•空镀法，电化学镀法【10】。
钳对13-具有高催化活性，此刻的研究中对于染料敏化太阳能电池中钳对电极的研究也因此比较多。
可是由于钳会受到液态电解质和电解液的侵蚀，而且钳粒与导电基底存在的粘着作用会对电池的稳固性有较大影响。
以金做对电极【8】的电池，测试表明金不易被侵蚀，稳固性优于钳，可是在含I- /13-电解质的电池中电性能较舘低；对镰对电极【11】的实验表明，線一样会受到电解液的侵蚀而使开路电压有所下降，但采用锹电极的光电转换效率与钳相近。
还有研究采用耙、不锈钢、铜和铝【8】等作对电极,但实验表明，它们的电性不佳。
非金属质对电极（S]常见的非金属质对电极有碳对电极、髙分子聚合物对电极和氧化铜对电极。
碳对电极中又有石墨、炭黑、碳纳米管对电极等不同分类。
由于碳材料易患、质轻、有髙抗侵蚀性、高催化活性,且无毒环保，用于做电极材料是专门好的选择。
但由于催化活性高的的多孔碳对电极的膜层较厚，致使电子传输距离增大，而且碳材料与导电基底的附着不够牢固，影响了电池的稳固性，提髙了对电极的电阻。
而且对电极制备工艺还不够完善，因此碳对电极目前没有大而积推行利用：高分子聚合物电极是性能比较好的，但这仅指用特左方式制备的高分子: 氧化铜电极处于起步阶段。