染料敏化太陽能電池進(jìn)展

染料敏化太陽能電池目錄一發(fā)展歷史Historyofdevelopment二基本原理Fundamental三電池結(jié)構(gòu)Cellstructure四表征技術(shù)Characterizationtechnique五產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用Industrializedapplications發(fā)展歷史20世紀(jì)60年代1980年1991年-1993年目前德國科學(xué)家Tributsch等人提出染料敏化半導(dǎo)體產(chǎn)生電流機(jī)理，從此以后，染料被廣泛應(yīng)用于光電化學(xué)電池研究中Tsubomura小組通過進(jìn)一步增加多晶ZnO粉末表面粗糙度，采用玫瑰紅敏化劑，DSSC獲得2.5%轉(zhuǎn)換效率Gratzel等人采用TiO2和釕配合物染料，將電池轉(zhuǎn)換效率提高到7.1%，之后又將效率提高到10%目前液態(tài)電解質(zhì)DSSC效率已達(dá)到13%，并且準(zhǔn)固態(tài)DSSC和全固態(tài)DSSC研究也取得較好的發(fā)展基本原理（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）電池結(jié)構(gòu)典型DSSC的組成包括透明光學(xué)玻璃（FTO）、光陽極、染料、電解質(zhì)、對電極（光電陰極）光陽極：染料敏化半導(dǎo)體薄膜光電陰極：鍍鉑的導(dǎo)電玻璃電解質(zhì)：I-/I3-導(dǎo)電玻璃：8-10Ω/cm2光陽極進(jìn)展可作光陽極的半導(dǎo)體材料：TiO2，ZnO，SnO2，Nb2O5等加工方法：溶膠-凝膠法，水熱/溶劑熱法，電氣化學(xué)的電氣氧化法，靜電紡絲法，噴霧熱解法和原子層沉積法等（包括納米棒，納米管，納米片層，介孔結(jié)構(gòu)和三維分層結(jié)構(gòu)）離子摻雜：比如F、I、Mg、Nb和Cu等，被用來減少重組阻力和延長在光陽極中的電子壽命。裝飾貴金屬：如Au,Ag，利用其表面等離子體共振效應(yīng)（SPR)來提高染料敏化太陽能電池的光吸收量金屬氧化物改性：用一層絕緣層或半導(dǎo)體層進(jìn)行表面改性，通過減少異質(zhì)結(jié)光陽級中的電荷重組來提高染料敏化太陽能電池效率Sugathan,V,E.John.etal.RenewableandSustainableEnergyReviews,2015.52:p.54-64.敏化劑進(jìn)展釕基多吡啶染料：不含金屬的有機(jī)染料：（1）高的摩爾消光系數(shù)（=50000-200000）；（2）合成過程成本低廉；

卟啉染料（1）在400nm-500nm和500nm-700nm譜帶的強(qiáng)吸收；（2）具有優(yōu)異的分子穩(wěn)定性和適宜的能級及多孔結(jié)構(gòu)；量子點(diǎn)敏化劑：（1）鎘-硫族化合物QDs；（2)鉛-硫族化合物QDs;（3）銻的硫化物Sb2S3QDs；鈣鈦礦類的敏化劑：CH3NH3PbX3（X=Cl,Br,I）具有優(yōu)異的光捕獲特性；

電池結(jié)構(gòu)Ye,M.,etal.MaterialsToday,

2015.18(3):p.155-162.敏化劑進(jìn)展在DSSC中五種具有代表性的敏化劑從1991年到2013年P(guān)CE的變化趨勢電解質(zhì)進(jìn)展液態(tài)電解質(zhì)DSSC：ηmax=13%準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)DSSC：ηmax=10%固態(tài)電解質(zhì)DSSC：ηmax=10%對電極發(fā)展金屬材料碳材料導(dǎo)電聚合物材料復(fù)合對電極材料電池結(jié)構(gòu)Mathew,S.etal.NatureChemistry,2014.6(3):p.242-247ChenCL,etal.PhysicalChemistryChemicalPhysics.2013,15(10):3640-3645.KimHS,etal.ScientificReports,2012,2.入射單色光子-電子轉(zhuǎn)換效率（IPCE）單位時間內(nèi)外電路中產(chǎn)生的電子數(shù)與入射單色光子數(shù)之比

反映電池對各個波長光的光電轉(zhuǎn)換能力I-V曲線:全面衡量太陽能電池在白光照射下的光電轉(zhuǎn)換能力電化學(xué)阻抗譜：表征材料電學(xué)性能以及材料與導(dǎo)電電極的界面特性瞬態(tài)衰減測試技術(shù)：研究與表征發(fā)生在染料敏化納米晶異質(zhì)結(jié)界面上電荷傳遞過程及在納米半導(dǎo)體材料中的電荷傳輸過程特性表征技術(shù)Dyesol公司與Tata集團(tuán)公司合作開發(fā)金屬基大面積DSSC2006年，英國G24innovation建成20MW卷對卷柔性DSSC中試線德國巴斯夫集團(tuán)試制出帶有DSSC模組的太陽能電池，充分展示了染敏電池在汽車行業(yè)的應(yīng)用前景日本PecccellTechnologies公司開發(fā)出世界上最大，最輕大面積柔性DSSC組件，室內(nèi)可輸出100V以上電壓中科院等離子體物理研究所建立染料敏化太陽能電池示范電站產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用/i