染料敏化太阳电池光阳极薄膜的研究进展

摘要

1991年，Gratzel等人制备了染料敏化太阳电池(Dye-sensitized Solar Cells，简称DSSC)，其中光电极采用的是纳米Ti02多孔半导体膜，染料采用的是过渡金属Ru等有机化合物，采用合适的电解质，其在AM 1.5的太阳光下所获得的光电转化效率达7.1 %。目前该类电池的光电转化效率已达到11%以上，可与非晶硅太阳能电池相媲美，而成本仅为硅光电池的1/5-1/10，使用寿命可达15年以上，引起世界各国科学家的广泛关注。染料敏化太阳电池的光阳极是电池的核心部分,光阳极的质量对电池的光电性能有巨大的影响,是决定电池光电转化效率的关键影响因素之一.本文主要综述了染料敏化太阳电池的光阳极的结构、制备和改性方法的研究进展. 纳米多孔半导体膜电极(光阳极)是染料敏化太阳能电池的核心部分。通过光敏材料敏化的半导体光阳极接收从染料激发态传输过来的电子并将电子传输到导电玻璃上，光阳极在电池中起着基质的作用，膜的质量对电池的光电性能有巨大的影响，是决定电池光电转化效率的关键影响因素之一。为了提高电池的光电转化效率，通常需要半导体氧化物薄膜具有较高的比表面积和大量的孔隙，以便于尽可能多地吸附染料和最大限度的与电解质紧密接触，从而保证有效电荷的分离和避免发生电荷的复合。这方面的性质主要体现在薄膜的颗粒分布尺寸、表面粗糙因子、孔隙结构、薄膜厚度等形态特征上。 目前最常用光阳极半导体材料是Ti02，也有ZnO，Fe203，Sn02和WO3等薄膜太阳电池的报道，并在电极的制备、电极的敏化和染料及敏化材料的优化等多方面取得了一定的研究成果。