DSSC制作.docx

二、材料材料： 1.透明电极 导电玻璃厚度一般为O.55mm, 0.7mm, 0.9mm或1.1 mm，其上镀有0.5-0.7m厚的氧化铟锡(ITO)或掺F的氧化锡膜（FTO），方块电阻85%。要耐500左右的高温，透光性能好。导电玻璃起着传输和收集正、负电极电子的作用。为使电极达到更好的光和电子收集效率，有时经过特殊处理，如为了防止普通玻璃中的Na、K等离子在高温烧结过程中扩散到Sn02膜中，在氧化铟锡膜和玻璃之间扩散一层纯的约0.1m厚的Si02，在光阴极上镀上一层Pt。 FTO和ITO性能比较： FTO电阻大，约为ITO的6倍； 加热时电阻随温度升高的增值小； 耐热性好； 表面凸凹不平； 主要用于太阳电池生产 ITO表面平滑； 主要用于液晶产品的生产 2.染料 一般认为用于DSCs 的理想染料敏化剂应满足以下条件: (1) 具有宽的光谱响应范围,即应能在尽可能宽的范围内吸收可见太阳光谱； (2) 应可以与氧化物半导体表面牢固地结合,并以高的量子效率将电子注入到其导带中； (3) 具有高的稳定性,可经历108 次氧化还原循环,相当于在太阳光下暴露20 年； (4) 具有足够高的氧化还原电势,使其能迅速结合电解质溶液或空穴导体中的电子给体而再生； (5) 激发态能级与半导体的导带能级匹配，减少电子转移过程中的能量损失； 用于DSC 的染料敏化剂按其结构中是否含有金属原子或离子,分为有机和无机两大类。无机类的染料敏化剂主要集中在钌、锇类的金属多吡啶配合物、金属卟啉、酞菁和无机量子点等；有机染料包括合成染料和天然染料。 目前以多吡啶钌配合物的敏化性能最好。这类染料是目前应用最为广泛的染料敏化剂,目前开发的高效染料敏化剂多为此类染料。在这类染料中,以N3、N719 和黑染料（Black dye）为代表, 保持着DSC 的最高效率，分别为10、11.18、10.4。 3.电解质溶液 目前用于DSC 的电解质可以分为3 类:液态电解质、准固态电解质和固态电解质。液态电解质按照其所用溶剂的不同,分为有机溶剂电解质和离子液体电解质。准固态电解质按照胶凝前的液体电解质的不同,可以分为基于有机溶剂的准固态电解质和基于离子液体的准固态电解质。目前，固态电解质的研究十分活跃,典型的有P型半导体材料、空穴传输有机分子材料及固态复合电解质。 液体电解质由于其扩散速率快、光电转换效率高、组成成分易于设计和调节、对纳米多孔膜的渗透性好而一直被广泛研究。它主要是由三个部分组成：有机溶剂、氧化还原电对和添加剂。 用作有机溶剂电解质中的常见有机溶剂有:腈类、酯类等。液态电解质中的氧化还原电对主要是I3- /I-。 I3- /I- 氧化还原电对抗衡阳离子最常用的是烷基咪唑类阳离子和Li + 。DSC 电解质溶液中的常用添加剂是4叔丁基吡啶(TBP) 或N甲基苯并咪唑(NMBI) 。这些添加剂的加入可以抑制暗电流,提高电池的光电转换效率。 典型的电解质溶液组成： LiI I2 DMPIITBPSolvent0.10.050.60.5Acetonitril4.TiO2薄膜 染料敏化TiO2 光阳极所用的纳米晶薄膜由致密TiO2 薄层和纳米多孔结构组成。纳米二氧化钛薄膜的制备方法有很多种,包括溶胶凝胶法、水热反应法、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。 传统制备纳米TiO2 薄膜的方法是溶胶凝胶法:以钛酸酯类化合物为前驱体水解制备TiO2溶胶,经高压釜热处理、蒸发去除溶剂、加表面活性剂研磨制备TiO2 浆料；或者将商业级的纳米TiO2 粉体(如P25 ,Degussa) 加表面活性剂和适量溶剂研磨制备TiO2 浆料,然后经丝网印刷、直接涂膜、旋涂等方法在导电基底上沉积TiO2 ,经高温烧结活化制备。 目前,实验室中广泛使用的制膜方法有,刮涂法(doctorblade) 、旋涂法(spin coating ) 和逐层沉积法(layer by layer deposition ) 等. 若大规模工业化生产,丝网印刷法(screen print) 是最好的选择。 DSC原理DSC的结构组成如下图所示：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、ZnO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-。 DSC工作原理如下图所示： 染料分子受太阳光照射后由基态跃迁至激发态； 处于激发态的染料分子将电子注入到半导体的导带中； 电子扩散至导电基底，后流入外电路中； 处于氧化态的染料被还原态的电解质还原再生； 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； 和 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。研究结果表明：只有非常靠近TiO2表面的敏化剂分子才能顺利把电子注入到TiO2导带中去，多层敏化剂的吸附反而会阻碍电子运输；染料色激发态寿命很短，必须与电极紧密结合，最好能化学吸附