染料敏化纳米晶体太阳能电池

1、色素增感纳米晶太阳能电池片，Seminar I，指导人民教师：辛勤研究员孙公权研究员，2004.04.12，学生：李焕巧，DMFC-305，主要内容，研究背景工作原理研究进展，研究背景，传统化石能源环境污染每年排出二氧化碳达210万吨，呈上升趋势可再生能源：风力能源、水力能源、地热。 潮水涨落、太阳能等有明显的地域性格，中华人民共和国国家发展改革委员会中国替代能源与可再生能源发展规划1999白皮书，传统化石能源枯竭石油： 42年，天燃气： 67年，煤： 200年。 环境污染每年排出的二氧化碳达到210万吨，呈上升趋势，引起地球温室效应的空气中的大量二氧化碳、粉尘含量严重影响着人们的健康和人类生

2、存的自然环境。 可再生能源：风力能源、水力能源、地热。 潮水涨落太阳能等，中华人民共和国国家发展改革委员会中国替代能源与可再生能源发展规划1999白皮书，太阳能的利用、清洁能源：与石油、煤等化石燃料不同，不导致“世界温室效应”，也不引起环境污染，太阳能电池片认为， 根据使用的材料的不同，使用硅太阳能电池片(单晶硅、多晶硅、非晶氧化硅) (光电转化效率高，成本高，制造工艺复杂，以砷化镓、硫化镉、铜铟硒等无机盐为材料的电池(镉：剧物)。 由铟、硒：稀有元素体)功能高分子材料制成的大阳能电池(开发初期，转化效率低，寿命短)色素敏化纳米晶太阳能电池片(开发中)，table1performancesof

3、mainsolarcells，m.grt Nature 2001(414 ) 魔法与卡门，天使285，690 (1999 )， 生产成本是硅堆太阳能电池片的1/51/10 .生产成本，其中包括： efficiencyofphotovoltaicdevices、1950、1960、1970、1980、1990， Ref: ORegan B.and Grtzel M .Nature，1991，353，737740，1991年，仅Grtzel M简称为DSSCs )的文章以低成本获得7%的光电转化效率，为利用太阳能提供了新的途径。 1998年，用固体有机空穴传输材料代替液体电解质的全固体Gratze

4、l电池研制成功，其单色光电转化效率达到33%，受到全世界的关注。 制作优势、透明的产品，在应用范围广的各种照明条件下使用的光利用效率高，对光的影响不敏感的宽温度范围内正常工作，电池结构、色素敏化纳米晶太阳能电池片(DSSCs ) (或Grtzel型光化学太阳能电池片)主要是镀有透明导电膜的玻璃基板、色素敏化半导体材料、对电极及电解质等工作原理，S* S e- CB(TiO2)、S A- S A、A e-(CE) A-、voc=1/q【(ef)tiio ()是染料吸收截面积。 inj=kinj/(-1 kinj )，kinj是电子注入的速率常数。 是激发状态的寿命。入射单色光的光电转化效率(IP

5、CE )，inj是电子注入的效率，c是电极收集注入电荷的效率，c是电极收集注入电荷的效率，光吸收效率，Ref:Nazeeruddin，M. K Voc :开路电压ff :填充因子； Is :入射光强度。总转换效率(输出与输入之比):性能做评估残奥表(2)、影响电池光电转化效率的因素、采光效率电子注入收集效率、有机光敏染料的光吸收性能、有机光敏材料与纳米微晶半导体材料的能级匹配、电子在薄膜中的扩散性能、研究进展， 敏化纳米晶网络电极表面与相应纳米晶的能量乐队(COOH、-SO3H、PO3H2等)一致的激发态的寿命对一盏茶有长期稳定性、敏化分类、联吡啶金属配合物酞菁染料(Phthalocyanin

6、e )系列卟啉(Porphyrin ) 6382 Nazeeruddin M.K .et al .Chem. Commun .1997，1705-1706，联吡啶金属络合物系列，ref :高斯沃尔夫纳米，黑色dye，ref : n N3和黑色dye的性能比较、卟啉类和酞菁染料类、Ref: (1)A.Kay、M.Gratzel、et al .j.phys.chem.1993 Ref: Sayama K .et al .Chem. Commun .2000 纯有机染料系列，mb(18)-nwithan et al .newj.chem.2003，27，783，NKX-2311，NKX-2677，纯

7、有机染料系列NKX2677性能、纳米半导体材料、金属硫化物、金属硒化物、钙钛矿及钛、锡、亚金属铅、钨、锆、铪Guo(1)报道了Nb2O5染料敏化太阳电池. 2000年，Poznyak (2)等人还报道了纳米晶In2O3薄膜电极的光化学性质在这些个的半导体材料中，TiO2、ZnO和SnO2的性能很好。Ref (1)Guo P、Aegenter M A. Thi n Soli d Film、1999、3513360290(2)。 李斌等人，感光科学和光化学，2000，18， 336、纳米TiO2薄膜极材料， scanningelectronmicrographofthesurfaceofameso

8、porousanatasefilmpreparedfromahydrothermallyprocessedtio2colloid.theexposedsurve 制造方法：溶胶凝胶法； 水热反应法； 溅射法醇盐水解法溅射沉积法； 尺等离子喷镀； 丝网印刷法等存在微观结构(孔径气孔率)、Ref: ORegan B.and Grtzel M .Nature、1991、353、737、电解质材料、液态电解质的缺点： (2)溶剂容易挥发，与敏化色素作用，色素分解；(3)密封工序复杂；(4)载流子的移动速度慢，高强度光照射时不稳定；(5)存在其他氧化还原反应； et al . J . Phys. D: Appl . Phys .1999，32，374 n -二对甲氧基苯氨基)-9，9 -螺二芴(OMeTAD，如下图所示)作为空穴输送材料，得到了单色效率高达33 %的电池Bach U、Lupo D、Comte P、et al . Nat ure、1998、3953360583、面临的主要问题、染料问题(现在效果好的N3制造工艺复杂，价格也高。 因此，寻找低成本、性能好的染料已成为目前研究的无线热点)纳米材料(制造方法简单、尺寸分布可控的纳米材料，该怎么办？电解质及基材(为了实现商业化目标，将溶液电解质置换为固体电解质，以提高稳定性