新型染料敏化太阳电池的研究进展-论文.pdf

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1、新型染料敏化太阳电池的研究进展赵义芬，刘祖明，李德聪：，王海蓉-，自兴发(1．云南师范大学太阳能研究所，云南昆明650092；2．云南开放大学光电学院，云南昆明650223)摘要：综述了染料敏化太阳电池的研究背景，介绍了染料敏化太阳电池的基本结构及工作原理。其中重点介绍光阳极、光敏染料、电解质及阴极材料的研究现状，总结了国内外研究者对染料敏化太阳电池的研究成果。分析了各自的优缺点及存在的问题。同时也展望了染料敏化太阳电池的未来发展趋势及应用前景。关键词：染料敏化太阳电池；光阳极材料；光敏染料；电解质

2、；阴极材料中图分类号：TM914．4文献标识码：A文章编号：1002-087X(2014)06-1181—03Researchprogressofnoveldye—sensitizedsolarcellsZHAOYi-fen，LIUZu-ming，LIDe—cong2，WANGHai-rong，ZIXjng·faf，．SolarEnergyResearchInstitute,YunnanNormalUniversity,KunmingYunnan650092，China；2．Collegeofopt

3、oelectronicEngineering,YunnanOpenUniversj毋。KunmingYunnan650223，China)Abstract：Theresearchbackgroundofdye—sensitizedsolarcel1wasreviewed．Thebasicstructureandoperationpnncipleofthedye—sensitizedsolarcell(DSSC)wereintroduced．TheresearchstatusofmateriaIofp

4、hotoanode．photosensitivedye．electrolyteandcathodemateria1wasdiscussed．TheresearchfindingsofDSSCmadebyresearchersathomeandbroadweresummarized，andthevirtuesanddefectsaswelItheproblemsoftheDSSCswereanalyzed．Atthesametime，ruturedevelopmenttrendsandapplicat

5、ionprospectofDSSCwereforecasted．KeyWOrds：dye—sensitizedsolarcell；matenalsofphotoanode；photosensitivedye；electrolyte；cathodematerials矿物能源的大量开发和耗用迫使新的可再生替代能源的为是新型太阳电池中最有力的竞争者之一。开发成为人类面临的一项极为重要和艰巨的任务。太阳能与1染料敏化太阳电池的基本结构和工矿物燃料相比，太阳能具有清洁、可再生、成本较低和功率巨作I厣千里大等独

6、特优点。广，，J、，=I=目前，太阳电池是有效利用太阳能的一种重要途径。根据DSSC的结构如图1掰所示。主要由导电膜、导电玻璃、阳材料的种类和状态的不同，太阳电池可分为：单晶硅太阳电极、染料光敏剂、电解质和对电极组成“三明治”式结构。其中阳极纳米材料是其核心部分，主要是二氧化钛。DSSC中最常池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、化合物半导体太阳电池、薄膜型太阳电池、有机太阳电池和染料敏化太阳电池采用的是I一／I3一氧化还原电对。对电极必须具有优异的电子传导能力和高催化活性，目前，Pt仍然是最佳的催化

7、材料。(DSSC)。硅太阳电池虽然已经商业化，转化效率较高，但是其材料的纯度要求较高，工业复杂，成本昂贵，限制了其普及应DSSC的基本工作原理如图2t】所示，当太阳光照射到电池上，其光电流的产生经历了几个阶段：用。化合物太阳电池包括III—V族和II一Ⅵ族化合物电池，分别主要有GaAs电池、CdTe电池等。但这些电池原料具有来源不(1)s(基态的染料分子)+hv---*s*(激发态的染料分子)丰富，对环境不友好等缺点。(2)s一s氧化态的染料分子)+e一(进入Ti0导带形成光电流)然而DSSC是最近

8、二十几年发展起来的一种基于植物叶绿素光合作用原理研制出的太阳电池。1991年由瑞士洛桑高等理工学院(EPFL)Gratzel教授获得了转化效率7．1％的煎Gr~itzel电池。1993年DSSC光电转换效率达到了10％，目前一DSSC的效率已经超过12．3％(AM1．5)Ⅲ。经过几十年研究发太旧光现，DSSC制作成本仅为硅太阳电池的1／10~1／5；工艺简单；图1氧化钛DSSC结构示意图制作耗能较少；原材料丰富且相对无毒；寿命长达15～20年；潜在的高效光电转化效率，