染料敏化太陽電池中導(dǎo)電基底材料的選擇與應(yīng)用

1、For ensure two learn a do learning education made effectiveness, promote all members consciously respected Constitution, and comply with party rules, with XI General Secretary series important speech spirit armed mind, and guide practice, and promoted work, do qualified Communist, according to Commu

2、nist 2016 city education information work special self-examination report XX City Bureau, and XX city government education steering mission: according to XX Province Government Education Steering Committee Office on carried out province education information work special Steering check of notificati

3、on ( Teach SC letter x 20164) documents, about quickly organized in our city Education Bureau Department in charge of the supervision standards for learning and study of informatization of education in charge of primary and middle schools in the city led by specialized training, issued a notice of m

4、eeting, special supervision and school self-assessment form. The school at the time of preparation, special organizational self-assessment. City Bureau organization about personnel in school since assessment of based Shang for has summary and self-examination, now will situation reported following:

5、a, and led attention according to Ministry of education on issued Liu Deputy Prime Minister in second times national education information work videophone Conference Shang speech of notification (taught technical 20156,) of file spirit, I City Government is in charge of led and education administrat

6、ive sector main head height attention, learning convey has central led in first international education information Assembly speech spirit, Learning to communicate the spirit of the second National Conference on videophone education information and instructed relevant departments according to the do

7、cument, has developed the education development plan of the city. Second, overall management, coordination, establish management systems and propulsion mechanisms XX education started in the proceedings of the XX Party 200311 working arrangements, XX municipal party Committee Municipal Government at

8、tach great importance to education information, education information development into the citys overall planning, education as a breakthrough in the construction of educational modernization in advance XX, city leaders often goes into the front line of education guide education work and financially

9、 guaranteed. Equipment improvement, application is the power education development. To tube easy good information technology equipment, XX City used layered is responsible for, and unison of strategy initiatives: that Bureau established information work led group, urged city education information ma

10、nagement and application work, education information and equipment Center is responsible for equipment maintenance, built information work platform, guarantee platform normal run; will electronic Chief, and personnel, and results, and student, and Senate, and assets, management field of information

11、application decomposition to Bureau Office, and personnel section, and manages, and education section, and meter fiscal section, functions Department, To drive forward e-Government as a breakthrough in the informatization of education, education administrators into full play in the education of info

12、rmation guidance and example, and take this opportunity to point to gradually expand the scope of education application of information technology. Formed Department personnel grasp business and educational information development and application; application and 研究生課程論文染料敏化太陽電池中導(dǎo)電基底材料的選擇與應(yīng)用課程名稱 功能材料

13、 姓 名 shuaikun-zhou 學(xué) 號 1100202019 專 業(yè) 物理化學(xué) 任課教師 黃妙良教授 開課時(shí)間 2012年2月2012年6月 教師評閱意見：論文成績評閱日期課程論文提交時(shí)間：2012年6月12日染料敏化太陽電池中導(dǎo)電基底材料的選擇與應(yīng)用摘要本文主要就染料敏化太陽能電池(DSSCs)的結(jié)構(gòu)及其工作原理，以及染料敏化太陽能電池中導(dǎo)電基底材料的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電機(jī)理、優(yōu)缺點(diǎn)、國內(nèi)外研究進(jìn)展等展開論述。關(guān)鍵詞：染料敏化太陽能電池，導(dǎo)電基底，導(dǎo)電玻璃，導(dǎo)電塑料，金屬基底AbstractThe structure and work mechanism of dye-sensitized so

14、lar cells are described in this article. inner formation，conduction principle , merit and demerit , and research process of the materials that selected to be used as substrates in dye-sensitized solar cells are also introduced detailedly in this paper.Key words：Dye-sensitized solar cells, conductive

15、 substrates, conductive glass, conductive plastic substrates, metal substrates.染料敏化太陽電池中導(dǎo)電基底材料的選擇與應(yīng)用引言隨著全球氣候變暖、化石燃料的日漸消耗殆盡，太陽能作為未來最有優(yōu)勢和實(shí)用價(jià)值的清潔、無限豐富的能源引起了全世界科學(xué)家的廣泛關(guān)注1。染料敏化太陽能電池（DSSCs）作為一種新型的光電轉(zhuǎn)換裝置，自1991年由Gratze M教授2研究小組研制成功以來，以其制作成本低、工藝簡單、無毒、光電轉(zhuǎn)換效率高，成為太陽能電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的DSSCs由導(dǎo)電基底、多孔納米半導(dǎo)體氧化物薄膜、染料敏化劑、電解質(zhì)

16、和對電極組成。導(dǎo)電基底以導(dǎo)電玻璃為主，但其質(zhì)量大、易碎、生產(chǎn)成本較高等缺點(diǎn)限制了DSSCs的商業(yè)推廣和廣泛應(yīng)用3，為此，相繼開發(fā)出了柔性塑料導(dǎo)電薄膜、柔性金屬薄膜。這些基板材料的開發(fā)應(yīng)用為染料敏化太陽能電池的大面積商業(yè)推廣提供了更好的技術(shù)支持。本文將重點(diǎn)就染料敏化太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，以及不同材料作為DSSCS導(dǎo)電基底的應(yīng)用做出論述。1 DSSC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示4:從左到右依次是導(dǎo)電基底、納米半導(dǎo)體氧化物、染料、電解質(zhì)、對電極。主要是由染料敏化后的光電極（包括導(dǎo)電基底、納米半導(dǎo)體氧化物、染料）、電解質(zhì)、對電極組成。與傳統(tǒng)的太陽能電池光生電子

17、和光生空穴靠p-n結(jié)分離不同，DSSCs靠染料(s)捕獲光子變成激發(fā)態(tài)染料（s*），染料吸附在納米半導(dǎo)體氧化上，很快將激發(fā)態(tài)染料的電子注入到半導(dǎo)體氧化物的導(dǎo)帶上，此時(shí)染料變成氧化態(tài)染料(s+),而電子e則通過半導(dǎo)體氧化收集于導(dǎo)電基底后傳輸至外電路，氧化態(tài)染料(s+)則迅速從臨近的電解質(zhì)中獲得電子e而復(fù)原。電解質(zhì)中的氧化還原電對則通過臨近的對電極獲得電子而復(fù)原，對電極與外電路相連，這樣便實(shí)現(xiàn)了光電子和空穴的分離、染料和電解質(zhì)的氧化和還原循環(huán)。具體過程可由以下式子來表示：圖1 染料敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)以及工作原理示意圖染料( S) + hv 染料* (S*) (染料激發(fā))S*+TiO2 e- (T

18、iO2導(dǎo)帶) +( S+ ) (產(chǎn)生光電流)S+ + 3I- S + I3- (染料還原)I3- + 2e- (陰電極) 3I - (電解質(zhì)還原)I3- + 2e- ( T iO2 導(dǎo)帶) 3I- (暗電流)2 不同材料基板在DSSC中的應(yīng)用從上述DSSCs結(jié)構(gòu)及其工作原理中我們可知，導(dǎo)電基板在DSSC中的主要功能是有三:收集和傳輸電子、透光以及支撐DSSCs組件。故作為在DSSC中的基板材料必須滿足以下三個(gè)條件：是電子的良好導(dǎo)體、至少一面基板材料具有良好的透光性、能夠支撐DSSC主體形成一個(gè)密封穩(wěn)定的裝置。在滿足以上三個(gè)條件的基礎(chǔ)上追求更好的導(dǎo)電性、更輕的質(zhì)量、良好的透光性、更強(qiáng)的機(jī)械柔韌性

19、能、更高的化學(xué)穩(wěn)定性較低的生產(chǎn)成本，便成了研究重點(diǎn)5，以便于DSSC的商業(yè)推廣應(yīng)用。從材料種類來分，主要有三種:導(dǎo)電玻璃、導(dǎo)電塑料、金屬基底。2.1導(dǎo)電玻璃透明導(dǎo)電玻璃是在玻璃表面鍍復(fù)一層半導(dǎo)體氧化物而制成。由于其導(dǎo)電率接近金屬,在可見范圍內(nèi)具有高透射率而在紅外區(qū)范圍具有高反射率以及其半導(dǎo)體特性,使其既保持了玻璃原有的透明特性, 又具有一般玻璃所缺乏的導(dǎo)電性能，廣泛應(yīng)用于太陽能電池、液晶顯示屏、等離子顯示屏、抗靜電涂層等。目前氧化物透明導(dǎo)電材料體系包括ITO( Sn摻雜In2O3 )、AZO (Al摻ZnO )、FTO ( F摻雜SnO2 )以及最近發(fā)展的IMO (Mo 摻雜In2O3)6。其

20、中氧化銦錫(Indium Tin Oxide ) ITO以及F摻雜氧化錫FTO是目前綜合光電性能優(yōu)異、廣泛應(yīng)用于DSSCs的兩種透明導(dǎo)電氧化物薄膜。2.1.1錫摻雜氧化銦ITO錫摻雜氧化銦ITO (質(zhì)量比一般為In2O3:SnO2 為90: 10),是一種n型半導(dǎo)體材料，具有一系列獨(dú)特性能, 如導(dǎo)電性能好(電阻率可低達(dá)10-4 cm) , 帶隙寬( 3.15 -4.16 eV ) , 載流子濃度( 1021 cm- 3)和電子遷移率較高( 15 45cm2 V-1 s-1 ); 可見光透過率高達(dá)85 % 以上，對紫外線具有吸收性, 吸收率大于85%，對紅外線具有反射性, 反射率大于80%; 對

21、微波具有衰減性, 衰減率大于85%; 加工性能良好; 膜層硬度高且既耐磨又耐化學(xué)腐蝕(氫氟酸等除外)，膜層具有很好的酸刻、光刻性能, 便于細(xì)微加工, 可以被刻蝕成不同的電極圖案等等。基于ITO的眾多優(yōu)異性質(zhì), 近年來, 用ITO作為透明導(dǎo)電薄膜, 在工業(yè)上應(yīng)用廣泛, 在高新技術(shù)領(lǐng)域也起著重要的作用。2.1.1.1錫摻雜氧化銦ITO 膜的結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)電機(jī)理In2O3 薄膜屬于氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電薄為體心立方鐵錳礦結(jié)構(gòu)。由于符合化學(xué)計(jì)量比的In2O3和SnO2均為寬禁帶絕緣體, 若要得到導(dǎo)電且對可見光透明的薄膜,則必須使其半導(dǎo)化, 增加載流子密度。根據(jù)材料電導(dǎo)率由公式R= neL （式中: n 為載

22、流子濃度, e 為電子電荷, L為載流子的遷移率），要得到高的電導(dǎo)率, 就要通過絕緣體的半導(dǎo)化提高載流子的濃度。ITO膜的半導(dǎo)化途徑有兩種，即組分缺陷半導(dǎo)化和摻雜半導(dǎo)化。組分缺陷半導(dǎo)化,即化學(xué)計(jì)量比偏移, 是通過對In2O3 進(jìn)行還原處理,使其部分O2-脫離原晶格, 并在原晶格處留下兩個(gè)電子, 使部分In3+ 變成低價(jià)In+，從符合化學(xué)計(jì)量比的In2O3 變?yōu)榉腔瘜W(xué)計(jì)量比的In3+2-xIn+x O2-3-x從符這種半導(dǎo)體化的的機(jī)制可以用以用式子:In2O3 還原處理 In3+2-x（In+x2e）O2-3-x從+ x/2 O2來表示。摻雜半導(dǎo)化是通過在In2O3 中摻入高價(jià)Sn4+ 得以實(shí)現(xiàn)

23、的, 摻雜后Sn4+ 取代In2O3晶格中的部分In3+ 的位置, 會形成一個(gè)一價(jià)正電荷中心Sn和一個(gè)多余的價(jià)電子e,這個(gè)價(jià)電子掙脫束縛而成為導(dǎo)電電子7。因此在ITO靶材中摻入SnO2的結(jié)果是增加了凈電子, 使晶粒導(dǎo)電性增加。2.1.1.2 錫摻雜氧化銦ITO 薄膜制備方法制備ITO 薄膜的方法有很多種,主要有物理法和化學(xué)法。物理法包括磁控濺射法、真空蒸發(fā)法、離子增強(qiáng)沉積、激光脈沖沉積等?；瘜W(xué)法包括溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、化學(xué)氣相沉積法、均相沉淀法等。2.1.2 F摻雜氧化錫FTO FTO薄膜作為透明電極，是太陽能電池的重要組成部分，是n型寬能間隙半導(dǎo)體，禁帶寬度約為 3.54eV，在可見光

24、及近紅外透射率約為80%，等離子邊位于3.2微米處，折射率大約為2，消光系數(shù)趨近于08。SnO2薄膜與玻璃和陶瓷基片附著良好，附著力可達(dá)20MPa，其莫氏硬度為7-8，化學(xué)穩(wěn)定性好，可以經(jīng)受化學(xué)刻蝕作用。FTO透明導(dǎo)電薄膜材料，以其具有良好的透光率，導(dǎo)電性等光電特性以及其與玻璃基體較好的附著性，較高的莫氏硬度，且化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕高等特性，現(xiàn)今已愈來愈受到導(dǎo)電薄膜界的重視。2.1.2.1 F摻雜氧化錫FTO結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電機(jī)理SnO2及其摻雜都具有四方金紅石型結(jié)構(gòu)。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2 SnO2晶胞結(jié)構(gòu)示意圖正方體定點(diǎn)為Sn原子，SnO2單胞中由兩個(gè)Sn和四個(gè)O原子組成，晶格常數(shù)為a=b=0

25、.4737nm，c=0.3l86nm。c/a=0.637。O2-離子半徑為0.140nm，Sn+離子半徑為0.07nm.SnO2的載流子主要來自晶體中存在的氧空位、間隙原子或摻雜雜質(zhì)而形成的晶體缺陷，由于氧空穴載流子很容易被去掉，為了進(jìn)一步提高SnO2的導(dǎo)電性，通常摻雜一些元素，最常用的摻雜元素有Sb、F、P、Te、W、CI等。其中摻F的SnO2薄膜的導(dǎo)電機(jī)理可以認(rèn)為:在sno2中摻F入后，F(xiàn)可能以兩種方式存在于膜中，一種方式是F原子位于晶格間隙位置，稱為間隙式;另一種方式是F原子取代晶格原子而位于晶格點(diǎn)處，稱為替位式。由于F與O的原子大小比較相近，它們的價(jià)電子殼層結(jié)構(gòu)也比較相近，因此氟將會很

26、容易替代SnO2晶格中的部分O,即SnO2 + x F SnO2-XFx + x O。由于SnO2是離子晶體，F(xiàn)比O多一個(gè)價(jià)電子數(shù)，它比氧少獲得一個(gè)電子就可以達(dá)到滿殼層結(jié)構(gòu)。這樣由Sn提供的價(jià)電子將有一個(gè)剩余的電子，于是錫就成為正電中心Sn+，這個(gè)多余的電子就束縛在正電中心Sn+的周圍。由于這種束縛作用很弱，只要較少的能量就可以使它掙脫束縛，成為導(dǎo)電電子在晶格中的自由運(yùn)動9。因此摻入氟后將使更多的電子成為導(dǎo)電電子而提高載流子的濃度。綜上所述，由于在DSSCs的光電極中需要更大光透過率以提高光利用率，需要更快的電子傳輸速率以降低暗電流來提高光電轉(zhuǎn)換效率。因此綜上比較FTO在DSSCs的導(dǎo)電基底的

27、應(yīng)用中具有一定的優(yōu)勢。2.2導(dǎo)電塑料基板目前用于DSSC 的導(dǎo)電塑料基底主要有聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN) 和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。雖然PEN 和PET 的最高熱穩(wěn)定溫度只有150左右, 但其較高的透光性、化學(xué)穩(wěn)定性、柔性、易生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)因而被用于制作透明的ITO/PEN或者IT O/PET 導(dǎo)電基底。2.2.1聚對苯二甲酸乙二醇酯PET聚對苯二甲酸乙二醇酯化學(xué)式為-OCH2-CH2OCOC6H4COn- 因其英文名 polyethylene terephthalate而簡稱PET，為高聚合物，由對苯二甲酸乙二醇酯發(fā)生脫水縮合反應(yīng)而來。對苯二甲酸乙二醇酯是由對苯二甲酸和乙二醇發(fā)生酯化

28、反應(yīng)所得。PET 是乳白色或淺黃色、高度結(jié)晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，長期使用溫度可達(dá)120，電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。因此其在DSSCs中應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)：透明度高，可阻擋紫外線，光澤性好。耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀堿，耐大多數(shù)溶劑。 具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在120溫度范圍內(nèi)長期使用，短期使用可耐150高溫，可耐-70低溫，且高、低溫時(shí)對其機(jī)械性能影響很小。 氣體和水蒸氣滲透率低，既有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性能。 有良好的力學(xué)性能，沖擊強(qiáng)度是其他薄膜的35倍，

29、耐折性好。無毒、無味，衛(wèi)生安全性好。2.2.2 聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）是由2,6-萘二甲酸二甲酯(NDC)或2,6-萘二甲酸（NDA）與乙二醇（EG）縮聚而成，是一種新興的優(yōu)良聚合物。其化學(xué)結(jié)構(gòu)與PET相似為，不同之處在于分子鏈中PEN由剛性更大的萘環(huán)代替了PET中的苯環(huán)。其合成反應(yīng)為10：PEN在DSSCs中應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)： 化學(xué)穩(wěn)定性能：PEN 可與玻璃的耐化學(xué)性相媲美, 除濃H2SO4,HCl HNO3 外, PEN 與稀酸、燒堿溶液等絕大多數(shù)化學(xué)藥品都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 且在多數(shù)有機(jī)溶劑中也不會產(chǎn)生溶脹現(xiàn)象。耐酸堿的能力好于PET。由于PEN的氣密性好

30、，分子量相對較大，所以在實(shí)際使用溫度下，析出低聚物的傾向比PET小，在加工溫度高于PET的情況下分解放出的低級醛卻也少于PET。 耐熱性能:由于萘環(huán)提高了大分子的芳香度，使PEN比PET更具有優(yōu)良的熱性能。PEN在130度的潮濕空氣中放置500小時(shí)后，伸長率僅下降10%。在180度干燥空氣中放置10小時(shí)后，伸長率仍能保持50%。而PET在同等條件下就會變得很脆，無使用價(jià)值。PEN的熔點(diǎn)為265度與PET相近，其玻璃化溫度在120度以上，比PET高出50度左右。 耐紫外線輻射性能:由于萘的雙環(huán)結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的紫外光吸收能力，使得PEN可阻隔小于380nm的紫外線。另外，PEN的光致力學(xué)性能下降少，

31、光穩(wěn)定性約為PET的5 倍，經(jīng)放射后，斷裂伸長率下降少，在真空中和氧氣中耐放射線的能力分別可達(dá)PET的10倍和4倍。 優(yōu)良的力學(xué)性能：PEN的楊氏模量和拉伸彈性模量均比PET高出50%。而且，PEN的力學(xué)性能穩(wěn)定，即使在高溫高壓情況下，其彈性模量、強(qiáng)度、蠕變和壽命仍能保持相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。另外，還具有優(yōu)良的電氣性能，PEN有與PET相當(dāng)?shù)碾姎庑阅?，其介電常?shù)、體積電阻率、導(dǎo)電率等均與PET接近，但其電導(dǎo)率隨溫度變化。2.2.3 ITO/PEN 和IT O/ PET由于單純的PET或者PEN 只具有一定的透光性、柔性、化學(xué)穩(wěn)定性、氣體阻隔性以及一定的力學(xué)機(jī)械性能，缺乏導(dǎo)電性，是電的不良導(dǎo)體，也不具有

32、一定的催化反應(yīng)活性。因此需要在PET或者PEN薄膜基底上賭上一層ITO來形成導(dǎo)電基底，形成IT O/PEN 或者ITO/ PET導(dǎo)電基底。通過類似于導(dǎo)電玻璃的方法來組裝DSSCs,但比導(dǎo)電玻璃組裝的DSSCs具有質(zhì)輕、柔性、便于生產(chǎn)大面積電池等。目前IT O/PEN 或者IT O/ PET薄膜的方法有很多種,主要有物理法和化學(xué)法。物理法包括磁控濺射法、真空蒸發(fā)法、離子增強(qiáng)沉積、激光脈沖沉積等?；瘜W(xué)法包括溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、化學(xué)氣相沉積法、均相沉淀法等。2.3 金屬基板金屬薄膜等替換易碎的玻璃基底，從而實(shí)現(xiàn)對電極的柔性化，金屬薄片作為基板材料，不僅可以制得柔性電池，而且金屬基板耐高溫，導(dǎo)電

33、性好。Chen等11采用化學(xué)鍍的方法分別在不銹鋼和鎳板上沉積鉑制作鉑對電極，取得了較好的效果，其中在鎳板上制作對極制得的電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)，但是金屬在含碘電解液的耐蝕性較差，DSSCs電池中的電解液對于絕大多數(shù)金屬都具有腐蝕性， 等12與Toivola 等13采用浸泡方法研究普碳鋼、鍍鋅鋼板、不銹鋼、鎳、鋁、銅等常用工業(yè)金屬板在含碘離子的電解液中的腐蝕行為，經(jīng)過數(shù)月的浸泡，通過檢測溶解離子和觀察電解液的顏色變化，發(fā)現(xiàn)只有不銹鋼和鈦在電解液中具有較好的穩(wěn)定性。2.3.1 不銹鋼基底在DSSCs中應(yīng)用進(jìn)展Kati等14用不同種類的不銹鋼，包括sts304、sts321、sts316以及Incone

34、1600（鎳鐵合金）、鈦等為對極基板，采用熱鍍鉑和濺射鍍鉑的方法分別制作對電極，研究各種基板作為對電極的DSSCs的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)對于各種基板，濺射鍍鉑比熱鍍鉑的穩(wěn)定性要好。而對于熱鍍鉑，以sts304、sts321、Incone1600為對極基板的電池性能衰退很快，sts316以及、相對較好，鈦板的穩(wěn)定性最好。采用濺射鍍鉑時(shí)，鎳鐵合金的穩(wěn)定性最差，而sts316、sts316L的效果和鈦相差無幾。目前，如何提高金屬基板在DSSCs含碘電解液中的穩(wěn)定性是金屬基板研究發(fā)展的一大挑戰(zhàn)，對于該問題，韓國Kang等15采用先在不銹鋼基體上沉積一薄層絕緣層，然后再沉積一層透明導(dǎo)電氧化物，雖然獲得了較好的性

35、能，但是增加了電池的制作成本，并且也沒有發(fā)揮不銹鋼基體導(dǎo)電性能較好的優(yōu)點(diǎn)。由于不銹鋼基體的不透光性，起初不銹鋼基體的DSSCs一般是對電極采用不銹鋼基體，光電極采用柔性導(dǎo)電塑料為基底，不能像傳統(tǒng)的電池一樣進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)處理，組裝電池的光電轉(zhuǎn)換效率一直都不高。但不銹鋼基底具有良好的耐高溫性能，因此，以不銹鋼基底為光電極，以導(dǎo)電塑料味對電極，光通過對電極進(jìn)入電池的研究成為熱點(diǎn)16-18，但是這種結(jié)構(gòu)類型的電池也有其致命的缺點(diǎn)，就是光通過對電極、電解質(zhì)后在再到達(dá)光陽極，光損失大大增加，降低了光的有效利用率，但高溫?zé)Y(jié)處理帶來的優(yōu)勢要比光消耗帶來的劣勢要大，總體上光電效率有所提高。當(dāng)不銹鋼基體作為對電極

36、時(shí)，電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率不高的主要原因有兩個(gè)：一是光電極不能采用高溫?zé)Y(jié)，因此光電極氧化物之間、氧化物與導(dǎo)電基底之間的接觸不好，接觸電阻、暗電流嚴(yán)重影響了光電轉(zhuǎn)化效率。二是對電極的處理還需要很多研究以提高其光電轉(zhuǎn)化效率。因此，Ma等人19研究了不同Pt沉積方在不銹鋼對電極上的應(yīng)用。不銹鋼作為光電極基底，在沉積導(dǎo)電氧化的方法也對DSSCs的光電轉(zhuǎn)化效率有較大影響，為此Kang M等20研究不同沉積處理對光電轉(zhuǎn)換效率的影響。2.3.2 金屬鈦基底在DSSCs中應(yīng)用進(jìn)展金屬鈦重量輕、強(qiáng)度高、具金屬光澤，亦有良好的抗腐蝕能力（包括海水、王水及氯氣）。由于其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸

37、、抗強(qiáng)堿，以及高強(qiáng)度、低密度，被美譽(yù)為“太空金屬”。金屬鈦?zhàn)钣杏玫膬蓚€(gè)特性是，抗腐蝕性及金屬中最高的強(qiáng)度/重量比，鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米（20），高于鋁而低于鐵、銅、鎳。但比強(qiáng)度位于金屬之首。熔點(diǎn)16684。以其優(yōu)異的物理化學(xué)性能，以及鈦箔片的柔韌性，較FTO具有更強(qiáng)的導(dǎo)電能力，尤其是在DSSCs中具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性21，因此金屬鈦可用來選作DSSCs中的基底材料。Ito S等22報(bào)道了使用鈦箔作柔性基底的DSSC, 其效率達(dá)到7.2% 。Wang等23制備了在鈦網(wǎng)上制備了TiO2納米管陣列，并且制備了TI/pt對電極，得到的光電轉(zhuǎn)換效率5.3%的電池組件。尤其值得指出

38、的是Jihuai Wu等24以Ti箔片為光電極基底，以Ti網(wǎng)為對電極，采用對電極背投入光的方式制備了大面積全Ti柔性染料敏化太陽能電池組件，且光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.69%，很值得借鑒。這也將加快DSSCs的商業(yè)推廣步伐。3. 總結(jié)與展望：（1）導(dǎo)電玻璃在DSSCs中的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)很成熟，若能現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高其光電轉(zhuǎn)換效率，DSSCs的商業(yè)推廣階段將很快到來。（2） 導(dǎo)電塑料以其柔性、透光性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度性等成為柔性大面積DSSCs的首選基底材料，但其耐高溫性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到常規(guī)的DSSCs400-500攝氏度的燒結(jié)處理要求。為此，開發(fā)低溫鍍膜技術(shù)成為技術(shù)關(guān)鍵?；蛘唛_發(fā)無需高溫?zé)Y(jié)處理的

39、，以導(dǎo)電塑料為基礎(chǔ)的新型DSSCs體系成為當(dāng)前應(yīng)該研究的內(nèi)容。（3） 金屬材料作為DSSCs中的基底材料，其優(yōu)良的導(dǎo)電性能，價(jià)廉、金屬箔片的柔韌性能等是金屬材料成為DSSCs的優(yōu)勢，但其不透光性、易腐蝕性、以金屬箔片為導(dǎo)電基底的鍍膜技術(shù)等限制了其在DSSCs中應(yīng)用，維持若能在透光性、耐腐蝕性、鍍膜技術(shù)等方面有所突破，金屬材料作為導(dǎo)電基底是很好的選擇。4.參考文獻(xiàn)1 Duffie J, Beckman W. Solar Engineering of Thermal Processes, Wiley: U.S.A., 1991.2 ORegan B, Gratzel M. Nature,1991;

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53、ting various tasks of the pilot project. 2. adjusting measures to local conditions, innovative institutional mechanisms, by exploring the investment protection mechanism, system security mechanisms, the task to lead the mechanism, mechanism and application integration mechanisms, operation and maint

54、enance of departmental interaction mechanisms , developed educational information resources sharing, promoting fair education, improve the quality of education, promoting the reform of education and teaching, distinctive effective patterns and operating mechanism. 3. through the implementation of the pilot project, building a nationwide network of high quality educational resources sharing env