染料敏化太陽(yáng)能電池關(guān)鍵材料的制備與表征(編輯修改稿)
2025-07-27 23:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 物的葉子具有光化學(xué)轉(zhuǎn)化的功能，因此，從綠葉中提取的葉綠素具有一定的光敏活性。從植物的花中提取的花青素也有較好的光電性能，有望成為高效的染料敏化劑。天然染料突出的特點(diǎn)是成本低，所需的設(shè)備簡(jiǎn)單。第四類(lèi)為固體染料。利用窄禁帶半導(dǎo)體對(duì)可見(jiàn)光良好的吸收，可在TiO2納米多孔膜表面鍍一層窄禁帶半導(dǎo)體膜。例如InAs和PbS，利用其半導(dǎo)體性質(zhì)和TiO2納米多孔膜的電荷傳輸性能，組成多結(jié)太陽(yáng)能電池，但窄禁帶半導(dǎo)體嚴(yán)重的光腐蝕阻礙了進(jìn)一步應(yīng)用。 電解質(zhì)：電解質(zhì)在電池中主要起傳輸電子和空穴的作用。目前DSSC電解質(zhì)通常為液體電解質(zhì)，主要由I/I(SCN)2/SCN、[Fe(CN)6]3/[Fe(CN)6]4等氧化還原電對(duì)構(gòu)成。但液態(tài)電解質(zhì)也存在一些缺點(diǎn)：①液態(tài)電解質(zhì)的存在易導(dǎo)致吸附在TiO2薄膜表面的染料解吸，影響電池的穩(wěn)定性。②溶劑會(huì)揮發(fā)，可能與敏化染料作用導(dǎo)致染料發(fā)生光降解。③密封工藝復(fù)雜，密封劑也可能與電解質(zhì)反應(yīng)，因此所制得的太陽(yáng)能電池不能存放很久。 光陰極：電池的陰極一般由鍍了Pt的導(dǎo)電玻璃構(gòu)成。導(dǎo)電玻璃一般為ITO（摻In的SnO2膜）和FTO（摻F的SnO2膜）。導(dǎo)電玻璃的透光率要求在85%以上，其方塊電阻為10~20Ω/cm2，導(dǎo)電玻璃起著電子的傳輸和收集的作用。I3在光陰極上得到電子再生成I離子，該反應(yīng)越快越好，但由于I3在光陰極上還原的過(guò)電壓較大，反應(yīng)較慢。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在導(dǎo)電玻璃上鍍上一層Pt，降低電池中的暗反應(yīng)速率，提高太陽(yáng)光的利用效率。圖4 DSSC結(jié)構(gòu)與工作原理圖DSSC的工作原理是：，只能吸收紫外區(qū)域的太陽(yáng)光，可見(jiàn)光不能將它激發(fā)，于是在TiO2膜表面覆蓋一層染料光敏劑來(lái)吸收更寬的可見(jiàn)光，當(dāng)太陽(yáng)光照射在染料上，染料分子中的電子受激發(fā)躍遷至激發(fā)態(tài)，由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，并且染料與TiO2薄膜接觸，于是電子注入到TiO2導(dǎo)帶中，此時(shí)染料分子自身變?yōu)檠趸瘧B(tài)。注入到TiO2導(dǎo)帶中的電子傳輸?shù)綄?dǎo)電玻璃，通過(guò)外電路流向?qū)﹄姌O，形成光電流。處于氧化態(tài)的染料分子在陽(yáng)極被電解質(zhì)溶液中的I還原為基態(tài)，電解質(zhì)中的I3被從陰極進(jìn)入的電子還原成I，這樣就完成一個(gè)光電化學(xué)反應(yīng)循環(huán)。但是反應(yīng)過(guò)程中，若電解質(zhì)溶液中的I在光陽(yáng)極上被TiO2導(dǎo)帶中的電子還原，則外電路中的電子將減
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