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。
染料敏华光电合成电池-概述说明以及解释
染料敏华光电合成电池-概述说明以及解释1.引言1.1 概述染料敏化太阳能电池是一种新兴的可再生能源技术，以其高效能量转化和低成本的特点备受关注。
该类电池利用染料敏化剂吸收阳光中的光能，将其转化为电能。
相比于传统的硅基太阳能电池，染料敏化太阳能电池具有更高的光电转换效率、更低的制造成本和更大的灵活性。
染料敏化太阳能电池的工作原理基于光物理和光化学的原理，其关键组件是染料分子。
这些染料分子能够吸收宽波段的光线，包括可见光和近红外光。
当光线照射到染料分子上时，染料分子的电子会被激发到高能态，然后通过导电介质传导电子。
最终，电子流经过外部电路产生电流，并为外部设备供电。
染料敏化太阳能电池相较于其他太阳能电池技术，有着显著的优势。
首先，染料敏化太阳能电池的制造成本较低，因为其制备过程不需要高温高压条件，且使用的材料相对较少。
其次，该类电池具有良好的光吸收和电子传输性能，因此能够实现高效率的光电转换。
此外，染料敏化太阳能电池也具有较好的适应性，可以制备成各种形状和尺寸的器件，从而在不同应用场景下具备更大的灵活性。
染料敏化太阳能电池的应用领域广泛，涵盖了光伏发电、太阳能充电设备、建筑智能化等多个领域。
在光伏发电领域，染料敏化太阳能电池可用于大规模的太阳能发电站和户用光伏发电系统，为用户提供绿色、清洁的电力供应。
在太阳能充电设备方面，染料敏化太阳能电池可用于手机、电子设备等便携式设备的充电，实现随时随地的能源补充。
此外，染料敏化太阳能电池还可以集成到建筑物表面，将太阳能转化为电能供应给建筑物内部的电器设备，实现建筑智能化。
综上所述，染料敏化太阳能电池作为一种高效能源转换技术，在可再生能源领域具有广阔的应用前景。
随着材料科学和光电技术的不断发展，染料敏化太阳能电池有望取得更大的突破和进展，为人类提供更多清洁、可持续的能源解决方案。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文按照以下结构进行论述：1. 引言1.1 概述：简要介绍染料敏华光电合成电池的背景和意义。
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。
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•
光阳极：它是制备在导电玻璃上的纳米晶半导体薄膜，是DSSC的关键部分。目前 研究的电极材料只要有TiO2,ZnO,SnO2等，其中TiO2作为光阳极研究最为广泛。
TiO2光阳极
TiO2
优点 纳米TiO2具有 合适的禁带宽度， 化学稳定好、无毒， 具有优越的光电介 电效应，已在许多 方面获得了应用。 缺点 作为光阳极时 电子与空穴有一定 的复合，因此需要 对其进行改性研究， 其中掺ed keyboard
Graetzel solar bag
结语
• 染料敏化太阳能电池虽然引起了各国科学家的关 注，但是还存在着一些制约因素，比如半导体材料 表面的缺陷，能量损失，染料稳定性有待提高，液 态电解质的封装问题，固态电解质的电导率低等， 导致总的能量转换率低，随着人们对清洁能源的强 劲需求，DSSC简单的制作工艺，较低的成本，以及 潜在的优越性能，将使其成为未来太阳能电池的主 导。
DSSC输出参数
光电流-光电压曲线 （1）短路光电流(Isc)：电路处于短路时的光电流， 它等于光子转换成电子一空穴对的绝对数量，此时， 电池输出的电压为零。 （2）开路光电压（Voc）：电路处于开路时的光电 压称，此时，电池的输出电流为零。 （3）填充因子(FF)：电池具有最大输出功率（Pmax） 时的电流（Iopt）和电压（Vopt）的乘积与短路光电 流和开路光电压的乘积的比值称为填充因子；实际 上，填充因子在I-V曲线上是两个长方形面积之比。 Isc和Voc是电池最重要的两个参数，较大的 对于两者都相同的两个电池，起作用的就是 填充因子了，填充因子高的电池，能量转化 效率就高。
染料敏化太阳能电池DSSC
目录
1. 2. 3. 4. 5. 6.
引言
DSSC原理 DSSC制作工艺 DSSC应用 结语 参考文献
1.引言
1.随着能源危机与环境污染问题越来越严重，社会各界对 能源消耗的可持续性发展日益重视，尤其引起了各国政府对 清洁的、可再生能源的关注和青睐。 2.太阳能作为一种新能源,具有取之不尽,用之不竭,就地取 材,对环境友好等特点。
目前制备纳晶TiO2多孔薄膜电极的方法主要有两种: • (1)采用商品化的TiO2纳米颗粒为原料，加入一定的溶剂制成TiO2 胶体，通过刮涂、丝网印刷等技术制备TiO2薄膜电极: • (2)以钛盐作原料，采用溶胶一凝胶水热法制备TiO2胶体，之后通 过刮涂、丝网印刷等技术制备TiO2薄膜电极。
氮掺杂TiO2的制备方法
气氛下灼烧法：将TiO2或其前驱体在空气或含氮气氛(NH3，N2或是NH3， 与Ar气的混合气体)中锻烧，气体受热分解出高活性的N离子渗入TiO2表面， 取代TiO2分子中少量的氧原子，生成TiO2-xNx型化合物，得到掺氮产品。 这种制备工艺是2001年Asahi提出的，目前较为常用。
水解沉淀法：先将氨水滴加到Ti(SO4)2水溶液中制得水解沉淀产物，再将洗
感，二者曲线均较平稳，均有较好的稳定性。
应用
• 全球染料敏化太阳能电池（DSSC）的产业先驱者--G24 Innovations （G24i）总部位于美国加州。全球首批商用DSSC由G24i公司研发并上市，其
组件可替代传统的硅太阳能电池，且成本更低，更轻便耐用，在地形和光线
条件受限的地方均能适用G24i公司采用滚对滚(roll-to-roll）技术在柔性 基板上流水线快速制作，而国内企业目前还没有掌握染料敏化太阳能电池生 产线技术。 目前已有美国G24i公司、澳大利亚DYESOL公司、德国BOSCH公司、日本 SONY公司等多个国际大企业与中国长春应化DSSC研究组建立了密切合作关系， 致力于使这种新型太阳电池应用于汽车、电动工具、便携电子产品等多个领 域。美国G24i公司利用该成果生产的可用于日常生活的太阳电池，仅有10张 A4纸重叠在一起那么厚，也像纸一样柔软，且绚丽美观，即使在普通灯光下， 这种电池也能发挥作用。
2.DSSC原理---组成部分
N3,N719
敏化剂
Pt,C
对电极
I-/I3-
纯TiO2, 掺杂修饰
DSSC
电解质 TiO2光 阳极
•
敏化剂：染料分子的作用就是吸收太阳光，将基态电子激发到高能态，然后再转 移到外电路，它的性能是决定电池转换效率的重要因素之一 。在染料敏化太阳能 电池的发展中，钌的配合物一直起着重要的作用，所以将染料敏化剂分为多吡啶 配合物敏化剂、有机染料敏化剂和窄带隙半导体敏化剂三类。
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多孔的纳米晶TiO2电极结构极大的提高电极的染料吸附量，同时增加光线 在薄膜电极中的散射性能，提高光的吸收效率,同时溶液渗透性能好，几乎 每个纳米颗粒都与电解质接触，这为光生电子、空穴进行的界面氧化和还 原反应提供了有利的坏境。
DSSC中电流产生机理
TiO2光 阳极
对电极
电解质
具体过程如下：
①染料Dye受到可见光激发由基态跃迁到激发态(Dye*)： ②激发态染料分子将电子注入到半导体的导带(CB)中： ③I-离子还原Dye+ 使染料再生： ④导带中的电子与Dye+之间发生复合：
净的沉淀干燥后，在400℃煅烧1h，制备出氮掺杂二氧化钛。 溶胶-凝胶法：将钛酸盐或钛合物与氨水等含氮物质反应制备出溶胶-凝胶，
再干燥灼烧的方法制备出N掺杂TiO2。
还有机械化学法，激光脉冲法等。
TiO2与N-TiO2光阳极性能对比
9 8 7
light on off
N-TiO2
8
N-TiO2
Photocurrent(mA/cm )
参考文献
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TiO2 N-TiO2
5.578 7.746
0.648 0.703
0.661 0.576
5.97 7.84
I-V曲线表明了N-TiO2比TiO2光阳极的短路光电流和开路光电压 都高，电子传输速度更快，有利于电子与空穴分离，光电转换 效率(η =7.84)比纯二氧化钛(η =5.97)有了显著提高，光电性 能得到明显改善，且I-T曲线表明N-TiO2比TiO2的电流响应更敏
⑤导带(CB)中的电子在二氧化钛网络中传输到导电玻璃后接触面(BC)后而流入
到外电路中： ⑥在二氧化钛薄膜中传输的电子与进入二氧化钛膜间隙的I3-离子复合： ⑦I3- 离子扩散到对电极(CE)上,得到电子，使I-再生： 和其他太阳能电池不同，在染料敏化太阳能电池中，光的捕获和光生 载流子的传输是由敏化剂和TiO2半导体分别完成的。
,
•
电解质：在染料敏化太阳能电池中起着传输电子和再生染料的作用。对纳晶染料 敏化太阳能电池的电解质而言，首先要求具有合适的与染料相匹配的氧化还原能 级，其次电解质中离子输运要快。目前，最常用的电解液是将I-/I3－溶解在有机溶 剂中。
•
对电极：作为完整的电流回路，必须有一个对电极还原I3-离子，从而实现电子在 回路的传导，该反应越快，光电响应越快。目前采用的对电极主要有载铂的导电 玻璃和碳材料。
（4）光电能量转化效率（η）：电池的最大输出功
率与输入光的功率(Pin)的比值称为光电能量转化效 率。
Isc和Voc值是产生较高能量转化效率的基础。
3.DSSC制作工艺
合成纳米晶TiO2
NH3气氛中中压灼烧
得到N-TiO2
以N719为敏化剂 铂电极为对电极
分别组装成染料敏化太阳能电池
纳米晶TiO2多孔薄膜电极的制备方法
6
2
Phtocurrent(mA/cm )
2
6 5 4 3 2 1 0 20 40 60 80
TiO2
TiO2
4
2
0 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
100
120
140
160
Photovoltage(V)
Time(s)
I-T曲线
I-V曲线
结果讨论
工作电极 Isc(mA/cm2) Voc(V) FF η(%)
太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一
多晶硅太阳能电池
国际空间站太阳能电池板
Solar Cells分类
单晶硅，多晶硅，非 晶硅 硅系太阳能电池
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