染料敏化太陽(yáng)能電池進(jìn)展

染料敏化太陽(yáng)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(guó)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(yáng)極、染料、電解質(zhì)、對(duì)電極（光電陰極）光陽(yáng)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(yáng)極進(jìn)展可作光陽(yáng)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(zhǎng)在光陽(yáng)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(yáng)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(yáng)級(jí)中的電荷重組來提高染料敏化太陽(yáng)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(jí)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(shì)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(duì)電極發(fā)展金屬材料碳材料導(dǎo)電聚合物材料復(fù)合對(duì)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(shí)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(duì)各個(gè)波長(zhǎng)光的光電轉(zhuǎn)換能力I-V曲線:全面衡量太陽(yáng)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(cè)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(guó)G24innovation建成20MW卷對(duì)卷柔性DSSC中試線德國(guó)巴斯夫集團(tuán)試制出帶有DSSC模組的太陽(yáng)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(yáng)能電池示范電站產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用/i