半導(dǎo)體光催化基礎(chǔ)第五章-半導(dǎo)體光催化應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-02-08 04:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Gratzel電池研制成功，其單色光電轉(zhuǎn)換效率達到 33%，從而引 起了全世界的關(guān)注。 15 優(yōu) 點 ?制成透明的產(chǎn)品，應(yīng)用范圍廣； ?在各種光照條件下使用； ?光的利用效率高 ； ?對光陰影不敏感； ?可在很寬溫度范圍內(nèi)正常工作 …… 16 電池結(jié)構(gòu) 染料敏化納米晶體太陽能電池（ DSSCs）（或稱 Gr228。tzel型光電化學(xué)太陽能電池）主要包括 鍍有透明導(dǎo)電膜的玻璃基底 ， 染料敏化的半導(dǎo)體材料 、對電極 以及 電解質(zhì) 等幾部分。 陽極： 染料敏化半導(dǎo)體薄膜 陰極： 鍍鉑的導(dǎo)電玻璃 電解質(zhì)： I3/I TiO2膜 :5~20um,1~4mg/cm2 導(dǎo)電玻璃： 8~10Ω/□ 17 工作原理 S+hν S* S* S++e CB(TiO2) S++A S+A A+e(CE) A Voc=1/q【 （ Ef） TiO2 － (E（ R/R） )】 18 評價性能的參數(shù)（一） =LHE（ λ） φinjηc LHE（ λ） =110Γδ(λ) Γ為每單位平方厘米膜表面覆蓋染料的摩爾數(shù) 。 δ(λ)為染料吸收截面積。 φinj=kinj/(τ1+kinj) kinj為電子注入的速率常數(shù)； τ為激發(fā)態(tài)壽命。 入射單色光的光電轉(zhuǎn)換效率 ( IPCE ) φinj為電子注入的效率 ηc是電極收集 注入電荷的效率 是電極收集光吸收效率 Ref:Nazeeruddin,M. K., Gr228。tzel,M. , 115, 6382 19 socphg l o b a l IffVi /)(?? iph ： 短路電流； Voc ： 開路電壓； ff ： 填充因子； Is： 入射光強度。 總轉(zhuǎn)化效率 (輸出功率與輸入功率之比 )： 評價性能的參數(shù)（二） 20 影響電池光電轉(zhuǎn)化效率的因素 ?采光效率 ?電子的注入 ?收集效率 有機光敏染料的光吸收性能 有機光敏材料與納米微晶半導(dǎo)體材料的能級的匹配 電子在薄膜中的擴散性能 21 研究進展 ?敏化劑 ?納米半導(dǎo)體材料 ?電解質(zhì) ? 其他方面 …… 22 敏化劑 吸收盡可能多的太陽光； 緊密吸附在納米晶網(wǎng)絡(luò)電極表面； （－ COOH,SO3H,－PO3H2等） 與相應(yīng)的納米晶的能帶相匹配； 激發(fā)態(tài)壽命足夠長； 具有長期的穩(wěn)定性 …… 23 敏化劑分類 聯(lián)吡啶金屬絡(luò)合物系列 酞菁（ Phthalocyanine）系列 卟啉（ Porphyrin）系列 純有機染料系列 24 NNNNH O O CC O O HC O O HC O O HR uS C NN C SN3 NNNR uH O O CC O O HC O O HN C SN C SS C NBlack dye Ref: Nazeeruddin ., et al., J. Am. Chem. Soc., 1993,115,6382 Nazeeruddin ., et al., Chem. Commun., 1997,17051706 聯(lián)吡啶金屬絡(luò)合物系列 25 Ref: Hagfeldt A. and Gr228。tzel M., Acc. Chem. Res.,2022,33,269277 Wavelength [nm] 26 Black dye Ref: N azeeruddinM K, GratzelM , 115: 6382 Hagfeldt A. and Gr228。tzel M., Acc. Chem. Res.,2022,33,269 N3 和 Black Dye性能比較 27 NNNNNNNNR RRRMNN NNMR RRR卟啉系列 和酞菁系列 Ref: (1),
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