【正文】 5) 注入到TiO2導(dǎo)帶中的電子與氧化態(tài)的染料發(fā)生復(fù)合反應(yīng)氧化態(tài)染料+e (TiO2導(dǎo)帶) —— D (電子復(fù)合) (6) 注入到TiO2導(dǎo)帶中的電子與電解液中的I3發(fā)生復(fù)合反應(yīng)氧化態(tài)電解質(zhì)+e (TiO2導(dǎo)帶) —— 還原態(tài)電解質(zhì) (暗電流) 其中,反應(yīng)(5)的反應(yīng)速率越小,電子復(fù)合的機(jī)會(huì)越小,電子注入的效率就越高。
一般在地面應(yīng)用的情況下，如無特殊說明。另外,這種結(jié)構(gòu)的電極,其表面粗糙度大,太陽光在粗糙表面內(nèi)多次反射,可被染料分子反復(fù)吸收,從而大大提高太陽光的利用率。制約染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的一個(gè)因素就是光電壓過低。絲網(wǎng)印刷適用于大規(guī)模制備太陽能電池的工藝。導(dǎo)電玻璃與電解質(zhì)之間存在著較強(qiáng)的電荷復(fù)合,為了降低這種電荷復(fù)合,目前采取的方法主要有兩種:一．通過在導(dǎo)電玻璃上涂抹一層粒徑細(xì)小的TiO2層,導(dǎo)電玻璃表面經(jīng)TiCl4水解形成一層細(xì)小TiO2能明顯提高光電壓和光電流,降低導(dǎo)電玻璃與I3的復(fù)合。(2)復(fù)合染料；為了最大限度的吸收可見光，近紅外光波段的太陽光能,除了研究像釕的多聯(lián)吡啶絡(luò)合物那樣的全黑染料以外，還有一種途徑就是把兩種或多種在不同光譜段有敏化優(yōu)勢的染料嫁接在一起,形成一種綜合了各種嫁接染料優(yōu)勢在可見，近紅外全波段均有較強(qiáng)光響應(yīng)的復(fù)合染料。 說明在離子液體中加入納米粉末膠凝劑形成準(zhǔn)固態(tài)的電解質(zhì)，基本上不影響太陽電池的性能。Wang等用 PVDFHFP 作為膠凝劑,膠凝低粘度的離子液體MPII電解質(zhì),得到了以 Z907為染料的離子液體基準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)電池。本論文正是順應(yīng)太陽能電池的最新發(fā)展趨勢，抓住DSSC電池存在的一些問題，通過改進(jìn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，使電池性能得到提高。你們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。2006年06期[3] 曹怡，：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：127－128[4] 張金龍，陳峰，：華東理工大學(xué)出版社，2004：8485[5] 何宇亮。孟慶波。三年的讀書生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號。（６）大面積電池：要想使染料敏化納米晶太陽電池走向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化必須對大面積電池進(jìn)行研究。這說明在離子液體中加入有機(jī)小分子膠凝劑形成準(zhǔn)固態(tài)的電解質(zhì)，基本上不影響太陽電池的性能。本文將分別就使用這三類膠凝劑制備的準(zhǔn)固態(tài)離子液體基電解質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行論述。 圖5 四種釕的多聯(lián)吡啶絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)釕的多聯(lián)吡啶絡(luò)合物系列染料使得吸收全波段可見光成為可能,下一步的目標(biāo)是要在全黑染料的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高染料在700nm~920nm波長范圍內(nèi)的光電量子效率,使得染料的光響應(yīng)譜線達(dá)到類似GaAs的水平。其一 ，通過導(dǎo)電材料的復(fù)合 ，降低TiO2多孔薄膜的電導(dǎo)率，進(jìn)而使太陽電池的性能提高。 目前制備納米TiO2的方法較多,有溶膠凝膠法，粉末涂覆法，TiCl4水解法,電化學(xué)方法,模板組裝技術(shù)等,但容易實(shí)現(xiàn)對TiO2晶型和粒徑有效控制的制備方法主要是溶膠凝膠法。在低光強(qiáng)照射下,傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)速度能夠滿足染料的再生,在此條件下孔徑大小對光電性質(zhì)影響不大。即 η＝Popt/Pin =Jsc*Voc*FF/Pin第三章 納米晶TiO2膜電極納米晶TiO2膜電極是整個(gè)太陽能電池的關(guān)鍵，其性能的好壞直接關(guān)系到太陽能電池的效率。時(shí)大氣質(zhì)量為AM1。 (3)電解質(zhì)和對電極構(gòu)成的界面。根據(jù)所用材料的不同,太陽能電池又可分為:(1)硅太陽能電池。目前,太陽能的利用主要有太陽能電池發(fā)電和太陽能熱水器制熱。此外染料敏化太陽電池不僅成本低廉，僅約傳統(tǒng)矽基材太陽電池成本的1/5～1/10（視制程與有機(jī)材料成本而定），對于商業(yè)化推展有相當(dāng)大的助益，且不受日照角度的影響，加上吸收光線時(shí)間長，在相同時(shí)間的發(fā)電量甚至優(yōu)于矽晶太陽能電池。 DSSC的基本原理………………………………………………………………8太陽能電池作為一種新能源,由于具有廣泛性、清潔性、安全性等優(yōu)點(diǎn),因而被大家視為最理想的電池。 太陽能電池的種類和研究進(jìn)展………………………………………………6染料敏化太陽電池是屬于第三代的有機(jī)太陽電池，具有低成本與矽薄膜太陽電池能源轉(zhuǎn)換效率相近的特性。太陽光進(jìn)入大氣層后,雖然大氣成分和塵埃顆粒的散射以及太陽光中的紫外線被臭氧，氧氣和水蒸氣吸收,但到達(dá)地表的功率密度仍有很大。太陽能電池可分為固體電池和液體電池。1991 年瑞士學(xué)者Gratzel 等在Nature 上發(fā)表文章, 研制出了以過渡金屬Ru的配合物作為染料的納米晶膜TiO2太陽能電池, 其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 %%, 光電流密度大于 12 mA/cm2, 引起了世人的廣泛關(guān)注. 目前, 染料敏化納米二氧化鈦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到了 %. 且成本比硅太陽能電池大為降低,性能穩(wěn)定,應(yīng)用前景十分誘人。在太陽輻射的光譜中，99%的能量集中在276nm ～ 4960nm之間。積分面積越大，則短路光電流密度越大。首先,太陽能電池所產(chǎn)生的電流與TiO2電極所吸附的染料分子數(shù)直接相關(guān)。C和750176。二．在二氧化鈦多孔膜表面修飾一層氧化物等物質(zhì)進(jìn)行表面阻隔,即在未被染料附著的多孔膜電極表面覆蓋上適合的阻礙物質(zhì),通過在電極表面形成一個(gè)勢壘降低電荷復(fù)合。1993年,Gratzel等人再次合成了性質(zhì)優(yōu)良的cisRu(dcbpy)2X2(X=Cl,Br,I,CN和SCN),在480nm~600nm的波長范圍內(nèi),其光電量子效率高達(dá)80%。但是液態(tài)電解質(zhì)存在以下缺點(diǎn)：?。ǎ保┮簯B(tài)電解質(zhì)導(dǎo)致TiO2表面的染料脫附，影響電池的穩(wěn)定性；（２）溶劑可能與敏化染料作用導(dǎo)致染料發(fā)生光降解；（３）密封困難；（４）電解質(zhì)本身不穩(wěn)定易導(dǎo)致太陽能電池失效；（５）載流子遷移速率很慢， 在高強(qiáng)度光照時(shí)不穩(wěn)定。得到了離子液體基準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)電池。（３）提高電池的開路電壓：現(xiàn)在所制得染料敏化納米晶太陽能電池的開路電壓較低，一般都小于1V ，提高開路電壓將是今后研究的一個(gè)方向?？傊?，染料敏化納米晶太陽能電池具有低成本、壽命長、高效率、大規(guī)模生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單和易于制造等眾多優(yōu)點(diǎn)，我們相信，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種太陽能電池將會(huì)有著十分廣闊的應(yīng)用前景。2006年11期[2] 安洪力。王權(quán)。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！ 同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。發(fā)現(xiàn)隨著膜厚的增加，短路電流密度Jsc增加，開路電壓Voc減小，轉(zhuǎn)換效率η增加，填充因子FF也增加。 （2）使用此類膠凝劑會(huì)造成電池效率輕微下降。 由于納米材料本身較容易發(fā)生團(tuán)聚并沉降， 長期使用時(shí)有可能發(fā)生相分離的現(xiàn)象。(4)天然染料；,Cu葉綠素敏化納米晶TiO2膜在630nm處,能達(dá)到10%的光電轉(zhuǎn)換效率，%。對敏化染料分子的一般要求是：（１）能緊密吸附在TiO2 表面，要求染料分子中含有羧基、羥基等極性基團(tuán)；（２）對可見光具有吸收性能好；（３）激發(fā)態(tài)能級與TiO2導(dǎo)帶能級匹配，激發(fā)態(tài)的能級高于TiO2導(dǎo)帶能級，保證電子的快速注入；（４）其氧化態(tài)和激發(fā)態(tài)要有較高的穩(wěn)定性和活性；（５）激發(fā)態(tài)壽命足夠長，且具有很高的電荷傳輸效率。 電極的表面修飾,然而會(huì)適當(dāng)降低短路電流,摻雜W則相反,Al和W的摻雜不僅能夠改變TiO2顆粒的團(tuán)聚狀態(tài)和染料的結(jié)合程度,而且能夠改善電子的傳輸動(dòng)力。因此,如何降低電荷復(fù)合就成為改善光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。直到1985 年Gra tzel 等首次將高表面積納米晶TiO2 電極引入到染料敏化電極