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1、染料敏化太阳能电池,Dye-sensitized Solar Cells,汇报人：刘宏震,目录,太阳能电池分类,DSSC的结构和机理,DSSC的电化学检测,DSSC的制备,太阳能电池的分类,硅太阳能电池,单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种,单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。,多元化合物薄膜太阳能电池主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。,GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高效单结电池,纳米晶太阳能电
2、池染料敏化太阳能电池纳米TiO2晶体化学能太阳能电池优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/51/10，寿命能达到20年以上。钙钛矿材料电池光吸收层是一种有机-无机杂化的材料2014 年 5月，加州大学洛杉矶分校(UCLA)的 Yang 等已经此效率提升到 19.3%,“三明治”夹层结构,负极：FTO/TiO2/Dye电解质：氧化还原电对常用I-/I3-正极：Pt/FTO,(1)光吸收捕获(2)激子解离(3)染料再生(4)半导体中电子的输运(5)电解质再生(6)非注入失活(7)半导体中电子与氧化态染料复合(8)半导体中电子与电解质中
3、氧化物的复合1、2、3、4、6、7、8都与染料、TiO2的关系有关5在对电极界面发生，3、8受O/R在电解质中的传输影响3、5、8受电解质成分影响,准备导电玻璃（FTO),清洗，确定导电面,半导体纳米晶多孔膜,纳米晶TiO2多孔膜电极的修饰,表面修饰物理方法：氧等离子体和离子束处理，改善薄膜表面态化学方法：TiCl4，酸等修饰纳米多孔薄膜，优化界面接触特性表面包覆：核-壳结构，抑制电子的复合，抑制暗电流的产生，如TiO2Al2O3。元素参杂材料受掺杂的影响，使晶格常数发生偏离，大大影响材料的本征缺陷和外来杂质的浓度和类型，带来能带结构的变化必将影响电子和空穴的复合。形貌控制纳米晶颗粒、纳米棒、
4、纳米管、纳米花、纳米片、纳米树、纳米线-纳米片结构、多层纳米线等。,染料的制备,天然染料,合成染料,对太阳光的吸收,并把光电子传输到TiO2的导带上,其性能的优劣对DSSC光电转化效率起着决定性的作用。,1)与TiO2纳米晶半导体电极表面有良好的结合性能,这要求其分子中含有能与TiO2结合的官能团,如-COOH,2)在可见光区有较强的、尽可能宽的吸收带,以吸收更多的太阳光,捕获更多的能量,提高光电转换效率;,3)染料的氧化态和激发态的稳定性较高,且具有尽可能高的可逆转换能力,即经过上百万次的可逆转换而不会分解;,多吡啶钌配合物,4)激发态寿命，适当的氧化还原电势等因素,烧结和敏化,对电极,铂电
5、极,电沉积法磁控溅射法热分解法,把H2PtCl6溶液涂抹在FTO导电玻璃上，在加热条件下使H2PtCl6分解为Pt纳米颗粒,碳对电极低电阻，良好的催化性能,热封膜热压密封,电解质注入,电解质在染料敏化太阳能电池中起着传输电子和再生染料的作用。,II3氧化还原电对具有很好的稳定性和可逆性、高的扩散常数，但I2具有腐蚀性以及对可见光吸收的副作用，促使工作者寻找新的氧化还原电对。,有机溶剂的沸点一般比较低，具有高的蒸汽压，容易挥发，太阳能电池的长期稳定性受到影响。液体电解液的密封工艺复杂，长期放置会造成电解液泄漏，而且，密封剂很容易与电解液发生反应。有机溶剂具有一定的毒性。液体电解质中微量的水可以导致染料脱附。为了上述缺点，各国的研究者都在积极的开发各种固态、准固态、高分子电解质和空穴传输材料。,液态电解质存在的问题,性能的检测,模拟光源：J-V曲线，J-V-hv 关系，特征Jsc,Voc,FF,电化学阻抗谱（EIS）：通过数据拟合，可以获得EL/Pt-TCO的电荷传递电阻，Dye-TiO2/EL界面的电荷复合电阻，电解质的能斯特扩散电阻,强度调制光电流/光电压法（IMPS/IMVS):电荷传输时间（过程4）以及电子寿命（过程5）,开路光电压衰减法，短路光电流法：反应复合过程，纳晶的准费米能级，电子寿命,谢谢观看,
