有机染料共敏化太阳能电池研究进展

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1、·126·材料导报A：综述篇2014年7月(上)第28卷第7期有机染料共敏化太阳能电池研究进展刘振涛，韩辉，田林，袁欢欢，张娟，褚衍环，邱峰，李维，韩相恩(中国矿业大学化工学院，徐州221000)摘要近年来，染料敏化太阳能电池由于低成本、高效率而备受人们关注。共同敏化太阳能电池是利用多种染料共同敏化光阳极的新一类染料敏化太阳能电池共敏化太阳能电池显示出了较单一染料敏化太阳能电池更好的效率和稳定性，具有很好的应用前景。综述了近年来有机染料共同敏化太阳能电池在染料分子结构的设计、半导体的改良等方面所取得的研究进展。关键词有机染料共同敏化剂染料敏化太阳能电池中图分类号：TQ61文献标识码：ARec

2、entAdvancesofOrganicDyeCo-sensitizedSolarCellsLIUZhentao，HANHui，TIANLin，YUANHuanhuan，ZHANGJuan，CHUYanhuan，QIuFeng，LIWei，HANXiang’en(SchoolofChemicalEngineering&Technology，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221000)AbstractDye-sensitizedsolarcells(DSSCs)haveattractedconsiderableattentioninrec

3、entyearsduetothepossibilityoflow-costconversionofphotovoltaicenergy．TheDSSCs—-basedmixdyesasco-sensitizersshowhigheffi_^ciencyandexcellentstability，implyingpotentialpracticalapplications．Recentadvancesindesignandpreparationoforganicdyeasco-sensitizersandtheimprovementofsemiconductorandtheirapplicat

4、ionsinDSSCs，arereviewed．Keywordsorganicdye，eo-sensitizers，dye-sensitizedsolarcells～，鹱ll—F染料必须具备以下3个条件：(1)染料容易吸附一在半导体的0引言表面；(2)染料的激发态与半导体的导带电位相互匹配；(3)能源已经成为21世纪影响人类生活的重要因素]。随各染料的吸光度能很好地互补。着传统化石能源的不断消耗和严重的环境污染，人们发现找●■■■■Il三mc；m寻一种新的可再生能源已经变得非常迫切。太阳能满足了O人们的这一要求，它本身是一种非常清洁的能源，且具有取之不尽用之不竭的特点。太阳能电池是将太阳能直

5、接转化为电能的装置，因而对太阳能电池的研究成为一个热点。染料敏化太阳能电池(DssC)作为第三代太阳能电池，具有低廉高效、制作工艺简单、寿命长等优点，为低成本的太阳能电肿n■●■■■■l池开辟了新的途径¨2一。共同敏化太阳能电池(CSSCs)是通过光谱吸收互补的两种染料来敏化光阳极，能够有效避免电图1双染料敏化电池结构及其在多层池的串联，扩大电池的吸收光谱范围，极大地提高光密度和光阳极中电子转移示意图电池的光电能量转化效率_1。Fig．1Thestructureofco-sensitizedsolarcelland1染料共同敏化电池——基本结构和原理itsdiagrammaticsketch

6、ofelectrontransferinthemultilayeropticalanodeCSSCs结构与DSSC结构相同”，主要由透明导电玻璃、纳米多孔TiO：膜、敏化剂和电解质等部分组成(见图2有机染料的共同敏化1)。CSSCs的工作过程主要分为：光照射光阳极，双染料被激发并获得电子快速注入TiO导带中，Ti()表层电子通过有机染料相比于钌配合物染料和酞菁、卟啉类染料具有Ti()2转移到FT()基板上，最后两部分电子被收集起很多的优势：(1)有机染料的分子结构比较容易设计和合成；来[_1。因此，要获得高效的配合染料，在共同敏化时选取(2)有机染料的成本和对环境的损害比较低；(3)摩尔消光

7、系刘振涛：男，1987年生，硕士生，主要从事功能高分子材料研究E-mail：lzt870614@163．corn韩相恩：通讯作者，男，1966年生，博士，教授，主要从事功能高分子材料研究E-mail：xiangenh~163．com有机染料共敏化太阳能电池研究进展／刘振涛等·l27·数更高；(4)有机染料在P型DSSC中表现的效率比钌染料池光电转化效率高达8．65，用JK一2和SQl(见图4)染料共更好。Ar