染料敏化太阳能电池(DSSC)..

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、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
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。
液态电解质存在的问题
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。
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TiO2@Al2O3。
•(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
百度文库
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%
负极： FTO/TiO2/Dye 电解质： 氧化还原电对 常用I-/I3正极： Pt/FTO
FTO
TiO2
dye
Electrolyte
Pt
FTO
“三明治”夹层结 构
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
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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1/5～1/10，寿命能达到20年以 上。
烧结和敏化
对电极
铂电极
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。 I－／I3－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。
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）
天然染料 合成染料
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; 4)激发态寿命，适当的氧化还原电势等因素 多吡啶钌配合物
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的制备
DSSC的电化学检测
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%。