【正文】 mA/cm2)V ( V)太陽能電池 P i nVJFFP i nSIVP C E ocsc??*)( m a xm a x能量轉(zhuǎn)換效率 (PCE)： 太陽電池受光面積的最大輸出功率（ Pmax）與入射的太陽光能量密度（ Plight）的百分比。 （ 2）組成復(fù)雜 . 如 C63H90N14PCo 維生素 B12 葉綠素 牛胰島素（ 51肽）等。 ? 特點：價格低、易成型，通過化學(xué)修飾調(diào)控性能。 比較了這幾種電極的性能．結(jié)果表明，白金電極效果最佳，鎳電極次之，碳電極活性較弱． 碳電極的制備采用的是物理涂敷．用5B鉛筆在導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面進(jìn)行涂敷，盡量涂均勻．然后放人馬弗爐中進(jìn)行熱處理，經(jīng)過熱處理后的碳電極用酒精進(jìn)行沖洗后涼干即可獲得所需要的碳電極． ?DSSC 的制備 注入含碘和碘離子的溶液作為太陽電池的電解質(zhì)，它主要用于還原和再生染料。對于本征和低摻雜半導(dǎo)體來說，在正偏壓作用下，不能形成耗盡層。它使納米微粒和納米固體呈現(xiàn)許多奇異的物理、化學(xué)性質(zhì)，出現(xiàn)一些“反?！爆F(xiàn)象。 量 子 尺 寸 效 應(yīng) TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 ? 導(dǎo)電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體 d?, δ ?，電子移動困難，電阻率增大，從而使能隙變寬， ? 磁矩的大小和顆粒中電子是奇數(shù)還是偶數(shù)有關(guān) ? 光譜線會產(chǎn)生向短波長方向的移動 ? 催化活性與原子數(shù)目有奇妙的聯(lián)系 量 子 尺 寸 效 應(yīng) TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 當(dāng)納米微粒的尺寸與光波的波長、德布羅意波長、超導(dǎo)態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時，晶體周期性邊界條件被破壞；非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面附近的原子密度減小，導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等特性呈現(xiàn)新的小尺寸效應(yīng)。 主要成份是摻 F的透明 SnO2膜（ FTO），在 SnO2和玻璃之間有一層幾個納米厚度的純 SiO2膜，目的是防止高溫?zé)Y(jié)過程中普通玻璃中 Na+ 和 K+等離子擴(kuò)散到 SnO2導(dǎo)電膜中。 但是無論是核電還是火電所需要的燃料都是非常有限的 ， 發(fā)電的同時也給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染 。tzel M. 以較低的成本得到了 7%的光電轉(zhuǎn)化效率。 染料敏化太陽電池的優(yōu)點： ?DSSC 電池簡介 從實用性角度來講： 從染料敏化納米薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)可以看出 ， 電池是由雙塊透明導(dǎo)電玻璃及有一定顏色的染料和電解質(zhì)構(gòu)成 ， 而整個電池是透明的 ， 且?guī)б欢伾?， 所以可以通過適當(dāng)選擇染料和電解質(zhì)的顏色及 TiO2膜的厚度來控制整個電池的透光率 ， 這樣可以把電池用作窗戶玻璃 ， 即透光又可當(dāng)電池用 。它是染料敏化太陽電池的核心之一，作用是吸附染料光敏化劑，并將激發(fā)態(tài)染料注入到電子傳輸?shù)綄?dǎo)電基底。 表面效應(yīng) TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 ? 金屬銅或鋁的納米顆粒一遇空氣就會燃燒，發(fā)生爆炸 (炸藥、火箭） ? 一些無機(jī)納米微粒暴露在大氣中會吸附氣體，并與氣體進(jìn)行反應(yīng)（儲氫材料） ? 很大的比表面，加快化學(xué)反應(yīng)過程 （高效催化劑） 表面效應(yīng) TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢壘的能力 電子具有粒子性又具有波動性，存在隧道效應(yīng)。 TiO2的 SEM TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 銳鈦礦和金紅石相 TiO2 TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 ?納米 TiO2在電池中起著重要作用，其結(jié)構(gòu)性能決定染料吸附的多少。tzel研究小組合成的釕（ Ru）配合物 ?釕（ Ru）配合物染料 染料 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 ?釕（ Ru）配合物染料 染料 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 N3dye 被吸收在 TiO2 （ 101）表面上 具有羧基的釕（ Ru）配合物錨定 TiO2表面， TiO2 表面 N3 dye 的覆蓋度為100% ?釕（ Ru）配合物染料 染料 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 長期以來，染料敏化太陽能電池一直使用液態(tài)電解質(zhì) .關(guān)于溶劑和金屬離子的選擇對太陽能電池的電流輸出有很大的影響．這是因為薄膜電極吸附陽離子后，半導(dǎo)體的導(dǎo)帶能級會發(fā)生變化，這種變化導(dǎo)致了激發(fā)態(tài)染料分子向半導(dǎo)體中注入電子的能力發(fā)生改變．因此可以通過調(diào)節(jié)金屬離子和溶劑來改善染料分子的注入能力．液體電解質(zhì)種類繁多 ，電極電勢容易控制．但同時它也存在不足之處．液體電解質(zhì)的存在容易導(dǎo)致吸附在薄膜上的染料解吸，影響電池的穩(wěn)定性；密封工藝復(fù)雜；電解質(zhì)本身不穩(wěn)定，易發(fā)生化學(xué)變化，從而導(dǎo)致太陽能電池的失效 . ?電解液 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 載流子遷移速度慢，在強(qiáng)光下光電流不穩(wěn)定速率慢，在強(qiáng)光下光電流不穩(wěn)定；除了氧化還原循環(huán)反應(yīng)外，電解質(zhì)還存在不可逆反應(yīng)．這些都導(dǎo)致了電池的不穩(wěn)定和使用壽命的縮短．因此要使染料敏化太陽能電池走向?qū)嵱没仨毥鉀Q電解質(zhì)的問題． 為了克服液體電解質(zhì)的不足，人們開始致力于固體電解質(zhì)的研究上．在染料敏化太陽能電池中，電解液的作用是將電子傳輸給激發(fā)態(tài)染料，空穴傳輸?shù)綄﹄姌O，從而完成一個光路循環(huán)． ?電解液 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 包含 I/I3氧化還原離子的電解液用于調(diào)節(jié) TiO2電極和相反電極之間的電子 電池性能同以下因素有關(guān)： 碘化物中電性相反的離子（ Li+, Na+, K+) 溶劑 ?電解液 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 在相反電極處， I3 離子 再生為 I 離子 Pt 覆蓋的 TCO (approx. 200 nm) 或者 碳常用來作為相反電極 ?相反電極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 ?DSSC 的性能 ?DSSC 的性能 ?電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué) ?DSSC 的性能 ?高能量轉(zhuǎn)換效率 ?低成本 ?原料豐富 ?在顏色的調(diào)控、適應(yīng)消費者方面具有很大的潛力 ? 無污染 ?可再生性好 ?DSSC 的特點 把二氧化鈦膠體涂敷在透明導(dǎo)電玻璃上。 利用兩個夾子把電池夾住 ， 這樣 ， 你的太陽能電池就作成了 。 電荷傳輸： 在有機(jī)材料中，電荷的傳輸是定域態(tài)間的跳躍，而不是能帶 內(nèi)的傳輸，這意味著有機(jī)材料和聚合物材料中載流子的遷移率通常都比無機(jī) 半導(dǎo)體材料的低。 在 P3HT∶PCBM體異質(zhì)結(jié)太陽能電池中 , P3HT鏈 ππ相互作用一些 . 當(dāng) PCBM的濃度低于 47%的時候 ,不 能形成有效的電子傳輸路徑 。, Voc = V, FF = , η = %. []Efficient Tandem Polymer Solar Cells Fabricated by AllSolution Processing， Jin Young Kim, et al. ， Science 317, 222 (2022)。有機(jī)高分子的光生載流子不是直接通過吸收光子產(chǎn)生，而是先產(chǎn)生激子，然后再通過激子的離解產(chǎn)生自由載流子，這樣形成的載流子容易成對復(fù)合，最后使光電流降低。 ? 從微觀上認(rèn)識光伏太陽能電池的本質(zhì)，開展原位表征和超快時間分辨技術(shù)研究光生電子的遷移傳輸規(guī)律，為人們設(shè)計較高光電轉(zhuǎn)換效率的半導(dǎo)體材料及染料敏化劑提供理論指導(dǎo)。 太陽能電池的發(fā)展方向 Simple Direct Drive PV System 太陽能電池的發(fā)展方向