染料敏化太陽能電池材料-課件

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目錄CONTENTS研究背景ResearchBackground01基本概念BasicConception02未來展望FutureProspect05參考文獻(xiàn)Reference06陽極材料Anodematerial03對(duì)電極材料Counterelectrodematerials04染料敏化太陽能電池材料PPT模板下載：行業(yè)PPT模板：目錄CONTENPPT模板下載：

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PARTONE研究背景染料敏化太陽能電池材料PPT模板下載：行業(yè)PPT模板：PART研究染料研究背景由于世界人口的劇烈增長(zhǎng)、人類社會(huì)文明的不斷發(fā)展和進(jìn)步加速了礦物能源的耗盡速度在礦物能源的幵發(fā)利用過程中還伴隨著一系列污染問題，對(duì)于生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響也日趨嚴(yán)重，甚至將制約人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展PARTONEPARTTWOPARTTHREE太陽能因其清潔無污染、儲(chǔ)量巨大、不受地域限制等優(yōu)點(diǎn)一直被認(rèn)為是最有潛力的新能源5染料敏化太陽能電池材料研究背景由于世界人口的劇烈增長(zhǎng)、人類社會(huì)文明的不斷發(fā)展和進(jìn)步研究背景PARTFOUR

太陽能電池的發(fā)展最早可以追溯到年法國的在液體電解質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的光生伏特效應(yīng)，他以涂有氧化銅或鹵化銀的金屬電極浸入稀電解質(zhì)溶液中，在光照的條件下產(chǎn)生電流。隨后用硒做出了實(shí)際的太陽能電池，但一直到20世紀(jì)中期，雖經(jīng)各方努力，硒只能將太陽光的1%左右轉(zhuǎn)換為電能，因此并沒有實(shí)用化的器件產(chǎn)生。直到年美國實(shí)驗(yàn)室的和首次制備了轉(zhuǎn)換效率為的6%單晶硅太陽能電池，揭開了太陽能電池應(yīng)用的序幕。在隨后的數(shù)十年時(shí)間里，非晶硅、非晶硅薄膜、砷化鎵、硫化鎘、銅銦鎵硒、有機(jī)聚合物和染料敏化等各類太陽能電池相繼被研發(fā)出來。6染料敏化太陽能電池材料研究背景PARTFOUR太陽能電池的發(fā)展最早可以追PARTTWO基本概念染料敏化太陽能電池材料PART基本染料敏化太陽能電池材料基本概念

染料敏化太陽電池主要是模仿光合作用原理，研制出來的一種新型太陽電池。染料敏化太陽能電池是以低成本的納米二氧化鈦和光敏染料為主要原料，模擬自然界中植物利用太陽能進(jìn)行光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。其主要優(yōu)勢(shì)是：1.原材料豐富、成本低 2.工藝技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn) 3.環(huán)保無毒、無污染8染料敏化太陽能電池材料基本概念染料敏化太陽電池主要是模仿光合作用原發(fā)展年表Moore等人首次提出“敏化”的概念，他們?cè)谕扛踩玖铣嗵\紅的鹵化銀電極上發(fā)現(xiàn)了光電現(xiàn)象。18871968年19912014Tributsh等人發(fā)現(xiàn)吸附過染料的半導(dǎo)體在一定條件下可以產(chǎn)生電流，并提出了激發(fā)態(tài)染料可以產(chǎn)生電子注入型半導(dǎo)體導(dǎo)帶的機(jī)理GratzelM.于《Nature》上發(fā)表了關(guān)于染料敏化納米晶體太陽能電池的文章以較低的成本得到了>7%的光電轉(zhuǎn)化效率MichaelGr?tzel課題組刷新染料敏化太陽能電池效率，最終達(dá)到13%9染料敏化太陽能電池材料發(fā)展年表Moore等人首次提出“敏化”18871968年19基本結(jié)構(gòu)

染料敏化太陽能電池由五部分組成：導(dǎo)電基底、染料、納米晶氧化物薄膜、電解質(zhì)和對(duì)電極10染料敏化太陽能電池材料基本結(jié)構(gòu)染料敏化太陽能電池由五部分組成：導(dǎo)電基底、染基本原理主反應(yīng)背反應(yīng)11染料敏化太陽能電池材料基本原理主反應(yīng)背反應(yīng)11染料敏化太陽能電池材料基本原理12染料敏化太陽能電池材料基本原理12染料敏化太陽能電池材料PARTTHREE陽極材料染料敏化太陽能電池材料PART陽極材料染料敏化太陽能電池材料理論研究光陽極材料旳類型納米晶氧化物薄膜構(gòu)成的光陽極是染料敏化太陽能電池最重要的組成部分，具有吸附染料、分離電荷以及傳輸光生載流子的功能.一維納米材料在光陽極中的應(yīng)用光陽極材料必須滿足以下幾個(gè)條件：高的比表面積，納米晶傳輸電子的速度要快，納米晶網(wǎng)絡(luò)中的缺陷必須盡量少TiO2由于具有合適的禁帶寬度，優(yōu)越的光電、介電性能和良好的光電化學(xué)穩(wěn)定性，一直以來都是染料敏化太陽電池中光陽極材料研究的核心。14染料敏化太陽能電池材料理論研究光陽極材料旳類型納米晶氧化物薄膜構(gòu)成的光陽極是染料敏理論研究一維納米材料在光陽極中的應(yīng)用（一）一維無序納米材料一維結(jié)構(gòu)納米棒可以提高電子在納米晶薄膜中的傳輸速度15染料敏化太陽能電池材料理論研究一維納米材料在光陽極中的應(yīng)用（一）一維無序納米材料1理論研究一維納米材料在光陽極中的應(yīng)用（二）一維有序納米材料一維有序納米材料是在導(dǎo)電基底表面構(gòu)筑垂直于基底面的定向排列的一維納米陣列，這樣光生電子可以在氧化物薄膜中以最短的傳輸距離被傳輸?shù)綄?dǎo)電基底。16染料敏化太陽能電池材料理論研究一維納米材料在光陽極中的應(yīng)用（二）一維有序納米材料1理論研究一維納米材料在光陽極中的應(yīng)用（二）一維有序納米材料一維有序納米材料是在導(dǎo)電基底表面構(gòu)筑垂直于基底面的定向排列的一維納米陣列，這樣光生電子可以在氧化物薄膜中以最短的傳輸距離被傳輸?shù)綄?dǎo)電基底。17染料敏化太陽能電池材料理論研究一維納米材料在光陽極中的應(yīng)用（二）一維有序納米材料1理論研究散射材料在光陽極中的應(yīng)用高效率的太陽能電池，一方面要保證光生電子的高效收集，即前面所述通過一維光陽極材料將電子快速傳輸?shù)綄?dǎo)電基底，另一方面就是要提高太陽能電池的光捕獲能力散射材料在光陽極中的應(yīng)用（一）鏡面型散射材料18染料敏化太陽能電池材料理論研究散射材料在光陽極中的應(yīng)用高效率的太陽能電池，一方面要理論研究散射材料在光陽極中的應(yīng)用（二）空心型散射材料19染料敏化太陽能電池材料理論研究散射材料在光陽極中的應(yīng)用（二）空心型散射材料19染料理論研究散射材料在光陽極中的應(yīng)用（三）多功能的復(fù)合型散射材料20染料敏化太陽能電池材料理論研究散射材料在光陽極中的應(yīng)用（三）多功能的復(fù)合型散射材料PARTFOUR對(duì)電極材料染料敏化太陽能電池材料PART對(duì)電極材料染料敏化太陽能電池材料理論研究染料敏化太陽能電池對(duì)電極材料研究進(jìn)展對(duì)電極在染料敏化太陽能電池中主要擔(dān)負(fù)電解質(zhì)中離子的還原，使電解質(zhì)中的氧化還原電對(duì)處于平衡狀態(tài)。為了使碘三離子的還原反應(yīng)順利地進(jìn)行，需要采用具有一定催化活性的材料來作為對(duì)電極。Pt對(duì)電極材料鉑（Pt）—直是最經(jīng)典的對(duì)電極材料，鉑的負(fù)載方法不同對(duì)最終對(duì)電極的催化活性和成本都有很大影響。22染料敏化太陽能電池材料理論研究染料敏化太陽能電池對(duì)電極材料研究進(jìn)展對(duì)電極在染料敏化理論研究染料敏化太陽能電池對(duì)電極材料研究（一）Pt對(duì)電極材料對(duì)電對(duì)電極材料極材料23染料敏化太陽能電池材料理論研究染料敏化太陽能電池對(duì)電極材料研究（一）Pt對(duì)電極材料理論研究染料敏化太陽能電池對(duì)電極材料研究（二）新型對(duì)電極材料電對(duì)電極材料極材料鉑作為一種稀缺貴金屬，價(jià)格高昂，因此開發(fā)一些新型材料替代鉬顆粒對(duì)降低染料敏化太陽能電池成本有重要意義。碳材料如石墨粉、碳纖維、碳納米管和石墨稀開始被用于對(duì)電極材料，近年來，過渡金屬氮化物也被開發(fā)出來用于對(duì)電極。24染料敏化太陽能電池材料理論研究染料敏化太陽能電池對(duì)電極材料研究（二）新型對(duì)電極材料PARTFIVE未來展望染料敏化太陽能電池材料PART未來展望染料敏化太陽能電池材料理論研究展望染料敏化太陽能電池領(lǐng)域發(fā)展了二十多年，雖然至今沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用，還是帶動(dòng)了一系列學(xué)科的發(fā)展。近幾年相關(guān)領(lǐng)域論文數(shù)目出現(xiàn)大幅度下降，不少研究者也紛紛轉(zhuǎn)向其他方向。盡管有人對(duì)染料敏化太陽能電池發(fā)展前景存疑，但仍舊有部分課題組堅(jiān)持著相關(guān)研究，特別是固態(tài)染料敏化太陽能電池方向。26染料敏化太陽能電池材料理論研究展望染料敏化太陽能電池領(lǐng)域發(fā)展了二十多年，雖然至今沒理論研究展望給體材料摻入電解質(zhì)提高染料敏化太陽能電池效率和穩(wěn)定性這為開發(fā)新型的電解質(zhì)提供了非常好的思路，大家期待出現(xiàn)更多的優(yōu)質(zhì)材料，同時(shí)也期望固態(tài)染料敏化電池出現(xiàn)較大進(jìn)展。出自：NatureCommunications,

2016,DOI:10.1038/ncomms1393427染料敏化太陽能電池材料理論研究展望給體材料摻入電解質(zhì)提高染料敏化太陽能電池效率和穩(wěn)理論研究展望黑磷量子點(diǎn)作為染料敏化太陽能電池光陰極提高效率中南大學(xué)肖思、郭學(xué)益和中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院喻學(xué)鋒等科學(xué)家將基于黑磷量子點(diǎn)的光陰極應(yīng)用于固態(tài)n-型染料敏化太陽能電池，有效提高了光電轉(zhuǎn)換效率。不同于多數(shù)近紅外吸收的材料只能應(yīng)用于吸光劑，黑磷量子點(diǎn)既可以作為近紅外吸光劑，又可以作為電荷傳輸層，因此在近紅外區(qū)的吸收、電荷傳輸以及電子復(fù)合都有明顯提高。基于黑磷量子點(diǎn)的染料敏化太陽能電池的效率比基于PANI的效率提高了20%。出自：A