染料敏化奈米晶格太阳电池课件

1、染料敏化奈米晶格太阳电池Dye-Sensitized Nanocrystalline Solar Cell (DSSC)谢志先吴凤技术学院 电子工程系内 容 大 纲一、 DSSC工作原理与结构二、 DSSC之优缺点三、 DSSC制程四、 电性测试及应用展示五、 实验结果与讨论DSSC之工作原理1. Dye + light Dye*2. Dye* + TiO2 e-TiO2 + Dye+3. e-TiO2 + C.E. TiO2 + e-C.E. + energy4. I3- + e-C.E. 3/2 I- + C.E. DSSC结构TiO2物理及化学性质稳定，且兼具无毒特性、亲水性，广泛的应用

2、于抑菌、杀菌、脱臭、自净、防霉等方面。TiO2的应用范畴1. TiO2材料的物理、化学性质稳定，且无毒性、 相较其他材料或硅基太阳电池比较无环境污染之虞。2. 相较硅太阳电池，原料成本低廉，制程简易，制作成本低许多。3. 可制成可饶式电池模组4.具大尺寸、量产制程潜力。 DSSC 缺点1. 转换效率比硅基太阳电池低。2. 染料激发态寿命不够长，光电转换效率目前尚低。DSSC 优点DSSC 制程(以下所有照片均摄于本校实验室)Step 1. 用天枰秤约1g的奈米TiO2结晶粉末。放入研钵中，加入数滴稀醋酸溶液，反覆研磨。加入些许的介面活性剂，直到获得近似膏状之均匀胶体悬浮即可。注：稀醋酸制备方式

3、为将0.1mL的冰醋 酸缓缓加入50 mL的去离子水中。Step 4.将研磨完成之TiO2膏状胶体悬浮液，以玻璃棒均匀的平铺在导电玻璃的导电面上。胶带的作用为控制薄膜的厚度。Step 5.涂抹完成后小心的把胶带移除。避免过于干燥后才撕去胶带，以免破坏薄膜。Step 8.用水轻轻洗去TiO2薄膜表面残留的果汁。再用乙醇缓缓的冲洗，以去除水分，此即本太阳电池之工作电极。Step 9.另取一片等面积的导电玻璃。将导电面用蜡烛燃烧的火焰来回移动镀上一层碳膜。Step 12.将两电极接至三用电表，负端接TiO2工作电极，正端接镀有碳膜之对电极。将涂有TiO2薄膜面，置于日光下测试即完成制作。 电性实测短

4、片电性测试DSSC尺寸峰值电压(v-max)平均电压(v-avg)峰值电流(i-max)1cm 1.7cm500mV330mV32.0A2cm 2cm420mV400mV37.1A1.5cm 5cm710mV500mV121ADSSC电性测量应用展示串连6片染料敏化太阳电池，量测可得最大电压趋近2V，可以驱动普通小型计算机。 驱动实测短片实验结果与讨论在DSSC研制过程中，染料光敏化剂的光谱吸收特性和稳定性是很重要的因素，若能寻求具有更宽吸收范围的染料光敏化剂，有助于提高光电能量转换率。TiO2因奈米化之后表面积增加数个数量级，这对于电极与染料界面的接触面积大幅增加，有助于提高染料敏化太阳电池的光电转换效率。TiO2易使染料光解，进而导致接触不良。因此，寻找低成本、而性能良好的染料成为当前研究的一个重要课题。实验证实，染料的多层吸附是不可取的，因为只有非常靠近二氧化钛表面的敏化剂分子，才能把激发态的电子顺利地注入到TiO2导带中去，多层敏化剂反而会阻碍电子的输送，导致光电能量转换率下降。由于染料的激发态寿命不够长，致使染料敏化太阳电池的电荷传输效率较低。总 结染料敏化太阳电池未来的研究方向，仍应着重于低成本高效能之染料开发。研究及改善染料分