染料敏化太陽能電池材料課件

染料敏化太陽能電池材料課件CONTENTS染料敏化太陽能電池概述染料敏化太陽能電池的主要材料染料敏化太陽能電池的制備工藝染料敏化太陽能電池的性能評價與優(yōu)化染料敏化太陽能電池概述01染料分子吸收太陽光能量，從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)的染料分子將電子注入到半導體的導帶中，實現(xiàn)電荷分離。半導體中的電子通過外電路回到染料分子，同時空穴在電解質(zhì)中傳輸至對電極。電子與空穴在對電極處復合，完成一個光電化學循環(huán)。光吸收電荷分離電荷傳輸電荷復合染料敏化太陽能電池的工作原理染料敏化太陽能電池的起源及初步探索。染料、電解質(zhì)和電極材料的優(yōu)化及性能提升。染料敏化太陽能電池的商業(yè)化應(yīng)用及大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)研究。第一階段第二階段第三階段染料敏化太陽能電池發(fā)展歷程將染料敏化太陽能電池集成到建筑物外墻中，實現(xiàn)建筑物的自給自足能源供應(yīng)，降低能耗。01020304染料敏化太陽能電池可為手機、平板電腦等便攜式電子產(chǎn)品提供可持續(xù)的電力供應(yīng)。染料敏化太陽能電池可用于電動車、無人機等交通工具的動力來源，提高續(xù)航能力及環(huán)保性能。染料敏化太陽能電池可為偏遠地區(qū)提供獨立的電力供應(yīng)解決方案，改善當?shù)鼐用竦纳顥l件。便攜式電子產(chǎn)品交通工具建筑物外墻偏遠地區(qū)電力供應(yīng)染料敏化太陽能電池的應(yīng)用領(lǐng)域染料敏化太陽能電池的主要材料02二氧化鈦納米晶是常用的光陽極材料，具有高比表面積和良好的光穩(wěn)定性，能夠提供染料分子的吸附和光生電子的傳輸。二氧化鈦納米晶除了二氧化鈦，還有氧化鋅、氧化錫等氧化物光陽極材料，這些材料也具有良好的光電性能和穩(wěn)定性。其他氧化物光陽極光陽極材料釘配合物染料是常用的一類染料敏化劑，其吸收光譜范圍廣，光電轉(zhuǎn)換效率高，并且具有良好的光穩(wěn)定性和氧化還原性能。有機染料具有結(jié)構(gòu)多樣性和可調(diào)性，通過分子設(shè)計可以實現(xiàn)對吸收光譜、光電轉(zhuǎn)換效率等性能的調(diào)控。染料敏化劑有機染料釘配合物染料液態(tài)電解質(zhì)液態(tài)電解質(zhì)通常是有機溶劑中溶解的離子鹽，具有良好的離子傳導性和電化學穩(wěn)定性，常用的液態(tài)電解質(zhì)包括碘化物和鈷絡(luò)合物等。固態(tài)電解質(zhì)固態(tài)電解質(zhì)相比液態(tài)電解質(zhì)具有更好的穩(wěn)定性和可靠性，避免了漏液和泄漏等問題，常用的固態(tài)電解質(zhì)包括聚合物電解質(zhì)和無機鹽固態(tài)電解質(zhì)。電解質(zhì)染料敏化太陽能電池的制備工藝03氧化鈦納米多孔膜的制備采用溶膠-凝膠法、電化學沉積法等方法制備氧化鈦納米多孔膜，該膜具有高光催化活性和大比表面積，能夠增加染料吸附量。膜的表面處理與改性通過熱處理、表面修飾等方法對氧化鈦膜進行表面處理與改性，進一步提高膜的光電性能。電極基底的選擇與處理光陽極常用的電極基底有玻璃、透明導電玻璃（如FTO、ITO）等。首先需要對基底進行清洗和處理，以保證表面的潔凈和平整。光陽極的制備工藝將染料溶液與氧化鈦膜接觸，通過物理吸附作用將染料分子吸附在膜表面。該方法簡單易行，但染料負載量較低。物理吸附法利用化學反應(yīng)將染料分子與氧化鈦膜表面形成化學鍵合，從而提高染料的負載量和穩(wěn)定性。該方法需要選擇合適的反應(yīng)條件和化學鍵合劑?；瘜W鍵合法染料敏化劑的負載方法電解質(zhì)的填充將含有氧化還原對的電解質(zhì)填充到光陽極和對電極之間，形成完整的電池結(jié)構(gòu)。電解質(zhì)的選擇和填充工藝對電池性能具有重要影響。對電極的制備常采用鉑、碳等材料作為對電極，通過濺射、蒸鍍等方法制備。電池封裝采用適當?shù)姆庋b材料和方法，確保電池的密封性和穩(wěn)定性，防止外部環(huán)境對電池性能造成損害。電池組裝與封裝工藝染料敏化太陽能電池的性能評價與優(yōu)化04電池在光照條件下，電路斷開時的電壓。測試方法通常采用穩(wěn)態(tài)光照下測量。開路電壓(Voc)短路電流(Isc)最大輸出功率(Pmax)填充因子(FF)電池在光照條件下，電路短路時的電流。測試方法采用穩(wěn)態(tài)光照下測量。電池在一定光照條件下，輸出電壓和電流的乘積最大值。通過I-V曲線測試獲得。最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積的比值。反映電池內(nèi)阻和串聯(lián)電阻的性能。電池性能參數(shù)及測試方法選擇吸收光譜寬、光穩(wěn)定性好的染料，并通過優(yōu)化敏化工藝，提高染料吸附量和電荷傳輸效率。染料的選擇與敏化采用高離子電導率、穩(wěn)定性好的電解質(zhì)，優(yōu)化電解質(zhì)組成和濃度，降低電池內(nèi)阻和電荷傳輸損失。電解質(zhì)的設(shè)計與優(yōu)化通過對電極材料的摻雜、表面修飾等方法，提高電極的催化活性和電子傳輸能力，降低串聯(lián)電阻。對電極的改性與催化優(yōu)化電池的光學設(shè)計，減少光的反射和透射損失；改進電池封裝工藝，增強電池的密封性和穩(wěn)定性。電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化電池性能的影響因素與優(yōu)化途徑高性能染料和電解質(zhì)的設(shè)計與合成開發(fā)具有更高吸收系數(shù)、更寬吸收光譜的染料，以及具有高離子電導率、優(yōu)異穩(wěn)定性的電解質(zhì)。采用柔性基底材料，開發(fā)可彎曲、輕便的染料敏化太陽能電池，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。研究適用于大面積電池制備的噴涂、卷對卷等工藝技術(shù)，降低生產(chǎn)成本，推動染料敏化太陽能電池的商