多酸在太陽能電池中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-05-11 00:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 yeSensitized Solar cells，簡稱 DSSC) ， 其工作原理與傳統(tǒng)硅電池不同，它 對(duì)光的吸收主要通過染料來實(shí)現(xiàn) ，再通過動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率來控制電荷的分離傳輸。 DSSC對(duì)材料純度和制備工藝的要求并不高 ,使得其成本低廉，僅為硅太陽能電池的 1/51/10左右 ,為人類推廣利用太陽能電池提供了方便。 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)如圖 ，主要由 導(dǎo)電基底材料、納米多孔半導(dǎo)體薄膜、染料光敏化劑、電解質(zhì)和對(duì)電極 五部分組成。 (1)導(dǎo)電基底材料 :最廣泛使用的是透明導(dǎo)電玻璃 (TCO)，它是在一定厚度（ 13mm）的普通玻璃上鍍上導(dǎo)電膜制成的，有 FTO（摻氟的 SnO2）、 ITO(氧化銦錫 )等。 (2)半導(dǎo)體薄膜：主要是 TiO2多孔薄膜，另外還有 ZnO、Nb2O WO Ta2O CdS、 Fe2O3和 SnO2等。 (3)染料敏化劑：對(duì)于染料光敏化劑，有無機(jī)染料和有機(jī)染料。 (4)電解質(zhì)：分為液體電解質(zhì)、準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)和固體電解質(zhì)。目前使用最廣泛的是 I/I3液態(tài)有機(jī)溶劑電解質(zhì)體系。 (5)對(duì)電極：所使用的材料主要有鉑和碳等，目前應(yīng)用最廣泛的就是在導(dǎo)電玻璃上鍍上一層 Pt 來作為對(duì)電極。 （ 1）單色光轉(zhuǎn)化效率（ incident photon–electron conversion，IPCE）：它的定義是單位時(shí)間內(nèi)外電路中產(chǎn)生的電子數(shù)與入射單色光光子數(shù)的比。 （ 2）開路電壓 Voc: 當(dāng)電池的電流為 0 時(shí)測(cè)得的電壓。 （ 3）短路電流密度 Jsc：當(dāng)電池兩端的電壓為 0V時(shí)測(cè)出的電流密度。 染料敏化太陽能電池的重要參數(shù) （ 4）填充因子 FF：最大輸出功率 Pm與極限輸出功率（ Jsc Voc）的比值。 （ 5）效率 η： 衡量電池光電轉(zhuǎn)化性能的指標(biāo) ，定義為輸出最大功率與入射光強(qiáng)的比值。 五、多酸 /半導(dǎo)體光伏電池的 構(gòu)建及性能研究 (1)多酸 /TiO2復(fù)合膜 根據(jù)量子化學(xué)的計(jì)算和安森 (Anson)等的研究 , 認(rèn)為多酸陰離子中的 MO骨架具有 儲(chǔ)存和傳輸電子的能力 , 因此 , 可在光電響應(yīng)中起傳輸電子的作用。 1991年 ， 瑞士格雷策爾 (Gr228。tzel)實(shí)驗(yàn)室以納米多孔TiO2半導(dǎo)體膜作光電極 ， 成功制備出染料敏化太陽能電池 ，在 %。 隨著不斷深入的研究 ， 到 1997年 ， 該類電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了10%11%。 到 2022 年 ， 格雷策爾 (Gr228。tzel)教授課題組將此類電池的光電轉(zhuǎn)化效率提高到了 %。 提高半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換效率的方法： 增加半導(dǎo)體的光響應(yīng)范圍 、 提高光生載流子的轉(zhuǎn)移 和 減小載流子的復(fù)合 。二氧化鈦納米管表面光生電子和空穴的快速復(fù)合限制了其在光電
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