染料敏化纳米tio2太阳能电池地地地研究进展

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1、实用标准文案染料敏化纳米TiO2太阳能电池的研究进展姓名：陈云周学号：201011101008班级：10级材料科学2班摘要：本文综述了染料敏化纳米TiO2太阳能电池的研究概况，阐述了染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的结构及其原理,对影响其光电转换效率的关键因素，如纳米TiO2膜、敏化染料、电解质等做了探讨。同时介绍了TiO2纳米薄膜的一些制备方法。最后对太阳能电池所面临的问题进行讨论,并提出今后的研究方向。关键词：TiO2；太阳能电池；染料敏化；纳米薄膜目前，能源危机日益严峻，世界各国开始竭力开发可再生能源，如太阳能、风能、海浪潮汐能、生物能等。太

2、阳能是一种取之不尽，用之不竭的绿色可再生能源，目前单晶，多晶硅等作为太阳能电池的光导材料成本高、光易腐蚀。开发低成本光电活性材料,对充分利用太阳能资源有重要意义,目前ZnO、CdS、CdSe、CdTe、Fe2O3、SnO2、TiO2等许多化合物被用于光电转换。虽然CdSe、CdTe等光电池有一定的应用前景,但它们是剧毒物质,容易对环境带来危害。TiO2染料敏化电池(Dye-SensitizedSolarCell,简称DSSC)则彻底摒弃了传统的硅电池工艺,它的最大优势是廉价的成本以及非常简单的制作工艺,因此有很好的应用前景,其制备与应用研究受到各国

3、学术界的重视,并成为化学和材料科学研究的前沿领域。国内外研究现状日本、韩国、瑞典、美国等多个国外研究机构致力于开发新型高效的染料敏化太阳能电池，在研究中取得了令人瞩目的进步。另外世界上很多的大公司都在窥视着该领域的未来发展前景并希望攫取巨大诱人利益。04年日本的TamotsuHoriuchi等合成了新型纯有机吲哚啉染料，染料敏化的DSSC电池光电效率可达到8.00%，是目前纯有机染料敏化电池光电转换效率最高的，给纯有机染料敏化电池带来了新希望。日本的Nagatoshi等开发合成了含长烷基官能团的有机染料作为DSSC电池光敏剂，DSSC电池的光电转换

4、效率在AM1.5模拟日光照射下可达7.7%。另外韩国大学[5]后来居上，06年合成了新型的光敏剂，该光敏剂由供体－电子导体－结合体组成，其光电转换效率在AM1.5模拟日光照射下可达8.01%，入射光子-电流转换效率（IPCE）大于91％。（一）、新型染料光敏剂的开发精彩文档实用标准文案染料是DSSC的核心材料之一，其性能的优劣对DSSC光电转换效率起着决定性的作用。一般太阳能电池的使用寿命应能够维持在20年以上，这就要求染料敏化剂自身要具有良好的稳定性。开发光稳定性强的染料敏化剂，也就是延长了电池的使用寿命。染料的光稳定性和染料的结构关系密切，改进

5、染料结构，提高染料的光稳定性，对增加电池寿命，具有决定性的作用。染料的分子结构与电池的效率有着密切的关系，如何改进染料结构以增大敏化电极的光电转换效率，具有十分重要的意义，对其它类染料光敏剂的分子设计也有一定指导作用。D-A型光敏剂，即电子供体（Donor）-电子受体（Acceptor）型染料，光敏剂两端选择电子供体与电子受体荧光团，中间用共轭环连接，如噻吩或苯环，以延长染料的吸收光谱，这类染料光敏性能优越，光稳定性佳，适合作为DSSC电池的光敏剂。目前国内外研究机构都在努力开发这类染料，这类染料敏化纳米晶TiO2膜电极的光电转换效率一般可达到5～

6、8％左右，是一类非常有应用前景的染料光敏剂。（二）、柔性太阳能电池的应用研究1、研究的意义传统的硅基太阳能电池容量大，对太阳光的转换率可以达到20%，技术成熟，但是它存在的最大问题是：必须加工成坚硬的板块状电池板，这就限制了它的许多日常用途。柔性太阳能电池重量轻，而且可以折叠、卷曲，甚至粘贴在其它物体的表面，例如汽车玻璃，衣服等。2、国内、外研究现状2005年7月，韩国电子和电信研究所太阳能电池研究小组开发出了全球效率最高的柔性太阳能电池的原型产品。这种柔性太阳能电池的造价相当低，而将太阳能转换为电能的性能是目前传统的基于硅的太阳能电池的两倍。据介

7、绍，这种太阳能电池的厚度只有0.4毫米。据Solarbuzz公司统计，2004年世界范围太阳能设备市场达到927兆瓦，比2003年增加了62%。全球太阳能电池生产量达到1146兆瓦，其中日本占48%，美国占11%。他们还预测2010年，全球太阳能电池的生产量将达到32亿瓦。柔性太阳能电池具有成本低、重量轻、应用范围广、携带方便等优点，只要光电转换率达到应用水平，市场前景非常广阔。国内在研究开发柔性太阳能电池方面刚刚起步，目前这方面的报道不多。染料敏化电池的结构及工作原理1、染料敏化电池的基本结构染料敏化太阳能电池主要由导电玻璃、纳米多孔TiO2膜、

8、敏化剂和电解质等部分组成。导电玻璃的内侧镀有0.5～0.7μm氧化铟锡透明膜,方块电阻为10～20Ω,透光率大于85%。光