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染料敏化太阳能电池(DSSC)
2019.08.13   点击59次

染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,缩写为DSSC)是基于纳米技术发展起来的一种新型的廉价的薄膜太阳能电池。它是基于由光敏电极和电解质构成的半导体,是一个电气化学系统。染料敏化太阳能电池具有许多吸引人的特征,因为它可以用低廉的材料制成(但实际上它很难摆脱对于贵重金属铂和钌的限制,并且它的液态的电极对于各种天气的适应也是一个严重挑战),不需要用精细的仪器来制造,这种电池在技术上很有吸引力。而且,其制造过程比以前的电晶体电池要便宜。它可以被制成软片,机械强度大,不需要特别保护就可以防护树枝或者冰雹的撞击。虽然它的能量转换效率比最好的薄膜电池要低,但理论上它们的性价比较高。

目前对染料敏化太阳电池(DSSC)的研究主要集中在二氧化钛薄膜材料、电解液开发、染料分子设计等方面。同时,如何提高光的利用率,从而提高染料敏化太阳电池(DSSC)的光电转换效率一直是该领域的研究热点。

染料敏化太阳电池(DSSC)的工作原理

DSSC 工作原理图(来源于网络)

首先,吸附在纳米TiO2电极表面的光敏剂分子吸收入射光子通量,并从基态(S)激发到激发态(S*)。一种类型的光激发导致电子从光敏剂的最高占据分子轨道(HOMO)转移到最低未占分子轨道(LUMO)。随后将激发的电子注入到TiO2电极的导带中,使光敏剂分子氧化。注入的电子通过TiO2电极向透明导电氧化物(TCO)涂层电极扩散,并通过外部负载和布线,最终到达反电极。氧化光敏剂在电解液中被I-离子还原,使光敏剂的基态再生,I-离子被氧化成I3-离子。I3-离子向反电极扩散,在反电极上还原为I-离子。总体而言,电力是在没有永久化学转化的情况下产生的。

染料敏化太阳能电池(DSSC)材料是指制造属于薄膜太阳能电池组的低成本太阳能电池的材料。

在染料敏化太阳电池(DSSC)中,光敏剂是影响太阳能电池性能的最重要成分之一,因为光敏剂的选择既决定了DSSC的光响应速度,也将启动初步的光子吸收和后续的电子转移过程。目前除了传统的钌配合物光敏剂外,也对有机染料形式的无金属类似物进行研究开发,同时有机染料光敏剂的光伏性能也在不断提高。

一般能够应用于染料敏化太阳能电池的染料应具备以下几个条件:

1、具有很宽的吸收带,可以吸收尽可能多的太阳光;

2、具有长期的稳定性,能经得起无数次的激发-氧化-还原过程;

3、有很好的吸附性,既能够快速达到吸收平衡,又不易脱落;

4、足够负的激发态氧化还原电势,以保证染料激发态电子注入二氧化钛导带;

5、激发态寿命足够长且有高的电荷传输效率;

6、基态的染料敏化剂不与溶液中的氧化还原对发生作用;

7、在氧化还原过程中势垒相对较低,以便在初级和次级电子转移中的自由能损失最小。

染料敏化太阳能电池(DSSC)材料推荐:

产品编号产品描述
302548879151-78-3, 三(2,2'-二吡啶)钴(II)双(六氟磷酸盐),   Tris(2,2'-bipyridine)cobalt(II) Bis(hexafluorophosphate)
302548928277-53-4, 三(2,2'-二吡啶)钴(III)三(六氟磷酸盐), Tris(2,2'-bipyridine)cobalt(III)   Tris(hexafluorophosphate)
3075492207347-46-4, 二-四丁铵顺式-双(异硫氰基)双(2,2'-联吡啶-4,4'-二羧基)钌(II),   Di-tetrabutylammonium   cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylato)ruthenium(II)
309934450926-11-9, 氧化铟锡涂覆的矩形玻片, Indium tin oxide coated glass slide, rectangular
309934550926-11-9, 氧化铟锡涂覆的矩形玻片, Indium tin oxide coated glass slide, rectangular
30998757553-56-2, 碘, Iodine
3105447119171-18-5, 1-甲基-3-丙基碘化咪唑鎓, 1-Methyl-3-propylimidazolium Iodide
310599210377-51-2, 碘化锂, Lithium iodide
325312013463-67-7, 氧化钛(IV), Titanium(IV) oxide
32531231317-70-0, 氧化钛(IV),锐钛矿, Titanium(IV) oxide, anatase
325312713463-67-7, 氧化钛(IV),金红石和锐钛矿混合物, Titanium(IV) oxide, mixture of   rutile and anatase
325312813463-67-7, 氧化钛(IV),金红石和锐钛矿混合物, Titanium(IV) oxide, mixture of   rutile and anatase
325312913463-67-7, 氧化钛(IV),金红石和锐钛矿混合物, Titanium(IV) oxide, mixture of   rutile and anatase
325313013463-67-7, 氧化钛(IV),金红石和锐钛矿混合物, Titanium(IV) oxide, mixture of   rutile and anatase
32531361317-80-2, 氧化钛(IV),金红石, Titanium(IV) oxide, rutile
33182323978-81-2, 4-叔丁基吡啶, 4-tert-Butylpyridine
3426329141460-19-7, 顺式-双(异硫氰基)双(2,2'-联吡啶基-4,4'-二羧基)钌(II),   cis-Bis(isothiocyanato)bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylato)ruthenium(II)
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