染料敏化太陽電池-文庫吧資料
2025-06-26 01:05本頁面
【正文】 更長的電磁波，一般認(rèn)為其光子能量不足以引起光化學(xué)過程，因此不屬于光化學(xué)的研究范疇。由于歷史的和實(shí)驗技術(shù)方面的原因，光化學(xué)所涉及的光的波長范圍為100～1000納米，即由紫外至近紅外波段。在眼科激光治療中涉及到的光化學(xué)效應(yīng)有光切除和光輻射治療。 分類 光化學(xué)反應(yīng)的種類很多，它們的發(fā)生機(jī)制各不相同，但它們的一個最基本的規(guī)律是，特定的光化學(xué)反應(yīng)要特定波長的光子來引發(fā)。人體皮膚中的麥角膽固醇在陽光作用下變成維生素D2，以及在葉綠體存在的條件下，陽光照射可使水和二氧化碳合成碳水化合物和氧氣。普通光與生物組織作用時，在一定條件下就可產(chǎn)生光化學(xué)效應(yīng)。10, 1238 (2010)）上。所有的結(jié)果都表明電子空穴在200fs以內(nèi)的時間尺度上在空間上分離，這保證了染色太陽能器件能夠正常工作；但是這個過程可以受到分子種類、大小、吸附構(gòu)型、和表面缺陷的調(diào)控，從而為精確調(diào)控微觀、超快過程、進(jìn)一步優(yōu)化太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率提供了基礎(chǔ)。 通過和第一性原理分子電子動力學(xué)模擬結(jié)果比較，這兩種過程應(yīng)該分別對應(yīng)于有氧空位缺陷和完美表面的情形，這很好地解釋了實(shí)驗結(jié)果。所以控制表面氧缺陷可以極大加快電子注入，但是也反過來影響導(dǎo)致電子和空穴的重新復(fù)合，降低器件效率。由于存在較強(qiáng)的電子耦合，受光激發(fā)的電子快速注入，比在干凈表面上快23倍，在50fs左右完成。 界面原子結(jié)構(gòu)也對電子空穴動力學(xué)有著根本影響。而且對于同樣不分解的狀態(tài)，不同吸附構(gòu)型也會導(dǎo)致電子注入時間相差3倍。首先通過和實(shí)驗光譜的比較，他們確定分子存在著不分解和分解吸附兩種狀態(tài)。 這意味著在這種情況下絕熱過程起著主要作用，這也能夠解釋卟啉實(shí)驗的結(jié)果。用Re染料（ReC1A）做實(shí)驗得到與此基本相符的結(jié)果，但用連有1或4個苯環(huán)乙炔基團(tuán)的Zn卟啉作染料做超快測量，卻沒有觀察到注入時間的明顯增加。巨大的時間跨度意味著豐富的物理過程在發(fā)生，精確理解這些過程能幫助我們調(diào)控電子運(yùn)動時間、提高光電轉(zhuǎn)化效率。 他們的研究揭示染料分子尺寸大小、分子分解和吸附狀態(tài)、表面處原子缺陷都會影響到電子空穴分離的時間尺度從而影響負(fù)電極收集激發(fā)態(tài)電子的效率。 但是在這種納米尺度上染料分子/氧化物界面處電子空穴的分離過程和一些影響因素卻不清楚。 染料敏化太陽能電池巧妙地利用高消光系數(shù)的染料分子吸附在氧化物納米顆粒界面來實(shí)現(xiàn)高效的太陽光吸收和電子空穴的分離收集。很大程度上，它的優(yōu)越性來源于對自然界的光合系統(tǒng)的模擬，即把需要很大空間尺度的可見光吸收過程和要求高純度、小尺度以降低電子散射的電子收集過程分開，達(dá)到各自的最高效率。 圖4 有氧空位缺陷時的電子注入過程和可能的電子空穴復(fù)合過程。圖2 同一有機(jī)染料分子在TiO2表面的各種吸附構(gòu)型和電子態(tài)分布。花青苷染料在TiO2納米線界面染料敏化太陽能電池發(fā)布時間：20121203 14:33:00 來源：中國科學(xué)院物理研究所 點(diǎn)擊：10圖1 三種有機(jī)分子的光學(xué)吸收譜。 染料敏化太陽能電池固有的缺陷：即容易發(fā)生泄漏，以及含有腐蝕性的液體電解質(zhì)。nbsp。heterojunction作太陽電池的都是值得注意的研究課題?；騧olecularamp。heterojunctionamp。polymer、bulkamp。有關(guān)于有機(jī)物太陽電池的詳細(xì)細(xì)節(jié)，這里不做進(jìn)一步的討論，但必須注意的是，使用dye、conjugatedamp。nbsp。nbsp。sites)，來分開正負(fù)電荷而解離激子成為自由電子和電洞。使用有機(jī)物當(dāng)太陽電池的要件，就是要尋找適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)分子能提供激子解離的場所(dissociationamp。的電洞因為彼此的束縛較強(qiáng)，形成激子(exciton)。的電子和LUMOamp。但不同的是，一般的無機(jī)半導(dǎo)體的導(dǎo)帶的電子和價帶的電洞都是自由載子，但有機(jī)分子HOMOamp。nbsp。nbsp。(LUMO)。orbitalamp。molecularamp。unoocupiedamp。(HOMO)，和功能像價帶的lowestamp。orbitalamp。molecularamp。occupiedamp。而主要作用的有機(jī)分子的能階結(jié)構(gòu)必須有功能像導(dǎo)帶的highestamp。nbsp。nbsp。nbsp。材料當(dāng)正電極(也就是陽極anode)，例如使用鋁金屬。workfunction)amp。(highamp。它須要有類似p型金屬接觸的高功函數(shù)amp。既然有機(jī)物可以用來做LED(也就是OLED)，當(dāng)然也可以用來做太陽電池。當(dāng)然，更廣泛而言，有機(jī)物(organic)或聚合物(polymer)都可用來當(dāng)太陽電池，染料感光太陽電池為只是其中一種。amp。amp。amp。brbramp。染料感光太陽電池一新穎的太陽電池，其優(yōu)點(diǎn)為制造簡易，模塊具可撓性(flexible)，效率最高紀(jì)錄也已經(jīng)達(dá)11%。nbsp。效應(yīng)，而非光伏特效應(yīng)。染料感光太陽電池的工作原理，基本上是運(yùn)用光電化學(xué)(photoelectrochemical)amp。amp。amp。amp。brbramp。nbsp。nbsp。nbsp。的反應(yīng)過程。amp。粒子間傳輸至電極，經(jīng)過負(fù)載至另一電極，在此經(jīng)由鉑的催化，參與amp。染料感光電池的工作原理，可以簡單地敘述如下：當(dāng)染料被光激發(fā)后，將激發(fā)的電子注入TiO2導(dǎo)帶，而留下氧化的染料分子，電子在TiO2amp。nbsp。nbsp。nbsp。nbsp。nbsp。nbsp。plex。polypyridylamp。通常染料是采用rut
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