【正文】 合均勻后再加入水和無水乙醇體積比為 1： 10的乙醇水溶液，得到穩(wěn)定、均勻、透明的淺黃色溶膠．此法制備溶膠比較簡單易行． 1. 二氧化鈦薄膜的制備 ?DSSC 的制備 1． 1． 2 基片的清洗與成膜 制備完溶膠后，下一步是成膜．在成膜之前，先要對導(dǎo)電玻璃進行清洗．清洗的方法是將薄膜分別放入水和乙醇中進行超聲清洗．在制備染料敏化太陽能電池中最常用的成膜方法是浸漬提拉法和膠帶涂敷法．浸漬提拉法是將清潔的基片浸泡在溶膠中，然后以一定的速率將基片沿與液面垂直方向提拉，這樣在基片表面就附著一層溶膠的薄膜． 1. 二氧化鈦薄膜的制備 ?DSSC 的制備 1． 1． 3 薄膜的燒結(jié) 薄膜燒結(jié)的過程是鈦醇鹽發(fā)生縮聚反應(yīng)的過程，在此過程中脫掉薄膜中的水和有機物而生成二氧化鈦．燒結(jié)過程要控制升溫速率、保溫時間、燒結(jié)溫度．因為它們對薄膜的粒徑、孔徑和晶型影響非常大． 1. 二氧化鈦薄膜的制備 ?DSSC 的制備 在新鮮的或冰凍的黑莓 、 山莓和石榴籽上滴 3— 4滴水 ， 再進行擠壓 、過濾 ， 即可得到我們所需要的初始染料溶液；也可以把 TiO2 膜直接放在已滴過水并擠壓過的漿果上 ， 或在室溫下把 TiO2膜浸泡在紅茶 (木槿屬植物 ) 溶液中 。 TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 染料目前大致分為 3類：有釕吡啶有機金屬配合物 、酞菁和菁類系列染料 和天然染料．經(jīng)過實驗證明，用釕吡啶有機金屬配合物敏化 TiO2 電極的效果最佳．人們通過研究釕吡啶配合物敏化太陽能電池中各個環(huán)節(jié)的動力學(xué)速率常數(shù)發(fā)現(xiàn)， 要獲得較高的光電轉(zhuǎn)換效率： 首先使合成出的染料具有穩(wěn)定的氧化態(tài)和激發(fā)態(tài) ，這樣不但會使電池具有較高的逆轉(zhuǎn)能力，還會使染料中的電子注入效率提高，從而使染料中的電子更容易注入到 TiO2 薄膜的導(dǎo)帶中去． 染料 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 其次，染料分子應(yīng)含有大 鍵、高度共軛、并且有強的給電子基． 只有這樣染料分子的能級軌道才能與納晶 TiO2 薄膜表面的O 離子形成大的共軛體系，使電子從染料轉(zhuǎn)移到 TiO 2薄膜更容易，電池的量子產(chǎn)率更高． 再次，染料在可見光區(qū)有較強的吸收， 盡可能寬的吸收帶，從而吸收更多的太陽光，捕獲更多的能量，提高光電轉(zhuǎn)換效率．除了以上三點外，還要求染料能夠快速吸附到 TiO2 的孔道中，且不易脫附 . 染料 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 ?由 Gr228。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。 ?納米 TiO2薄膜對染料敏化太陽能電池中電子傳輸和界面復(fù)合起著很重要作用，影響光電流的輸出。膜厚在 1015um是一個最優(yōu)化的厚度，光電轉(zhuǎn)換效率能達到最大值。 C 下煅燒 ?薄膜厚度一般約： 10 μm ?粗糙度 1000 ，有效表面積大 ?5070% 的多孔性，使電解液充分滲入。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。當(dāng)微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應(yīng)。一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應(yīng)，稱為宏觀的量子隧道效應(yīng)。 表面效應(yīng) TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 納米微粒尺寸與表面原子數(shù)的關(guān)系 納米微粒尺寸 d(nm ) 包含總原子數(shù) 表面原子所占比例 ( % ) 10 3 104 20 4 4 103 40 2 102 80 1 30 99 表面效應(yīng) TiO2光電陰極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 表面原子所處的晶體場環(huán)境及結(jié)合能與內(nèi)部原子有所不同，存在大量的表面缺陷和懸空鍵，具有不飽和性質(zhì)，因而極易與其他原子反應(yīng)，具有很高的化學(xué)反應(yīng)活性。 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)。 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 TiO2光電陰極 納米材料 指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的材料 。 主要有 TiO2， ZnO， Nb2O5， WO3， Ta2O5， CdS， Fe2O3和SnO2等。 半導(dǎo)體薄膜主要是納米 TiO2多孔薄膜。 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+等離子擴散到 SnO2導(dǎo)電膜中。 用于制備光陽極和光陰極襯底的作用是收集和傳輸從光陽極傳輸過來的電子，并通過外回路傳輸?shù)焦怅帢O并將電子提供給電解質(zhì)中的電子受體。 染料敏化太陽電池的優(yōu)點： ?DSSC 電池簡介 染料敏化納米薄膜太陽電池電池主要由以下幾部分組成： 透明導(dǎo)電玻璃、納米多孔 TiO2膜、染料光敏化劑、電解質(zhì)和反電極 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu) 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 /□ ?DSSC 電池結(jié)構(gòu) 導(dǎo) 電 玻 璃 二 氧 化 鈦 染 料 電 解 液 碳 電 極 導(dǎo) 電 玻 璃 ?DSSC 電池原理 ?DSSC 電池原理 電子注入 染料 電解液 TiO2（ 20納米左右） 光 ?DSSC 電池原理 導(dǎo)電基底材料 ?DSSC 電池結(jié)構(gòu)和組成 導(dǎo)電基底材料又稱為導(dǎo)電電極材料 ,分為光陽極材料和光陰極材料 ( 或稱反電極 ). 目前作為導(dǎo)電基底材料的有透明導(dǎo)電玻璃、金屬箔片、聚合物導(dǎo)電基底材料等。 為經(jīng)濟 、 環(huán)境 、 社會的協(xié)調(diào)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。 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 。 ?DSSC 電池簡介 1998,Sommeling et al 1998,M,Gratzel,Blackdye,%() 2022, et al % () 2022, et al,%() 2022, 1993,M,Gratzel,N719dye,%() 2022,M,Gratzel,%() 1976,et al,ZnO,%(at 563nm) 1991,N3dye,%() , CuI,%(simulated sunlight) 2022, % () 1993,Reddye,%() 圖 TiO2染料敏化太陽電池發(fā)展簡況 ?DSSC 電池簡介 ? 從經(jīng)濟角度來講： 若批量生產(chǎn) ， 電池的成本在 5— 10元 /(峰瓦 )左右 [3]， 而普通的硅電池在 2040元 /(峰瓦 )， 因而染料敏化納米薄膜太陽電池電池非常適合批量生產(chǎn) ， 滿足城市居民以及廣大農(nóng)村的需要 ， 特別是對我國近七千萬邊遠地區(qū)人口的用電具有實際的意義 。 ?1998年 ，采用固體有機空穴傳輸材料的全固態(tài) DSSCs電池研制成功，