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染料敏化太陽能電池(DSSC)
2019.08.13   點擊189次

染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell,縮寫爲DSSC)是基于納米技術發展起來的一種新型的廉價的薄膜太陽能電池。它是基于由光敏電極和電解質構成的半導體,是一個電氣化學系統。染料敏化太陽能電池具有許多吸引人的特征,因爲它可以用低廉的材料制成(但實際上它很難擺脫對于貴重金屬鉑和钌的限制,並且它的液態的電極對于各種天氣的適應也是一個嚴重挑戰),不需要用精細的儀器來制造,這種電池在技術上很有吸引力。而且,其制造過程比以前的電晶體電池要便宜。它可以被制成軟片,機械強度大,不需要特別保護就可以防護樹枝或者冰雹的撞擊。雖然它的能量轉換效率比最好的薄膜電池要低,但理論上它們的性價比較高。

目前對染料敏化太陽電池(DSSC)的研究主要集中在二氧化钛薄膜材料、電解液開發、染料分子設計等方面。同時,如何提高光的利用率,從而提高染料敏化太陽電池(DSSC)的光電轉換效率一直是該領域的研究熱點。

染料敏化太陽電池(DSSC)的工作原理

DSSC 工作原理圖(來源于網絡)

首先,吸附在納米TiO2電極表面的光敏劑分子吸收入射光子通量,並從基態(S)激發到激發態(S*)。一種類型的光激發導致電子從光敏劑的最高占據分子軌道(HOMO)轉移到最低未占分子軌道(LUMO)。隨後將激發的電子注入到TiO2電極的導帶中,使光敏劑分子氧化。注入的電子通過TiO2電極向透明導電氧化物(TCO)塗層電極擴散,並通過外部負載和布線,最終到達反電極。氧化光敏劑在電解液中被I-離子還原,使光敏劑的基態再生,I-離子被氧化成I3-離子。I3-離子向反電極擴散,在反電極上還原爲I-離子。總體而言,電力是在沒有永久化學轉化的情況下産生的。

染料敏化太陽能電池(DSSC)材料是指制造屬于薄膜太陽能電池組的低成本太陽能電池的材料。

在染料敏化太陽電池(DSSC)中,光敏劑是影響太陽能電池性能的最重要成分之一,因爲光敏劑的選擇既決定了DSSC的光響應速度,也將啓動初步的光子吸收和後續的電子轉移過程。目前除了傳統的钌配合物光敏劑外,也對有機染料形式的無金屬類似物進行研究開發,同時有機染料光敏劑的光伏性能也在不斷提高。

一般能夠應用于染料敏化太陽能電池的染料應具備以下幾個條件:

1、具有很寬的吸收帶,可以吸收盡可能多的太陽光;

2、具有長期的穩定性,能經得起無數次的激發-氧化-還原過程;

3、有很好的吸附性,既能夠快速達到吸收平衡,又不易脫落;

4、足夠負的激發態氧化還原電勢,以保證染料激發態電子注入二氧化钛導帶;

5、激發態壽命足夠長且有高的電荷傳輸效率;

6、基態的染料敏化劑不與溶液中的氧化還原對發生作用;

7、在氧化還原過程中勢壘相對較低,以便在初級和次級電子轉移中的自由能損失最小。

染料敏化太陽能電池(DSSC)材料推薦:

産品編號産品描述
302548879151-78-3, 三(2,2'-二吡啶)钴(II)雙(六氟磷酸鹽),   Tris(2,2'-bipyridine)cobalt(II) Bis(hexafluorophosphate)
302548928277-53-4, 三(2,2'-二吡啶)钴(III)三(六氟磷酸鹽), Tris(2,2'-bipyridine)cobalt(III)   Tris(hexafluorophosphate)
3075492207347-46-4, 二-四丁铵順式-雙(異硫氰基)雙(2,2'-聯吡啶-4,4'-二羧基)钌(II),   Di-tetrabutylammonium   cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylato)ruthenium(II)
309934450926-11-9, 氧化铟錫塗覆的矩形玻片, Indium tin oxide coated glass slide, rectangular
309934550926-11-9, 氧化铟錫塗覆的矩形玻片, 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),銳钛礦, Titanium(IV) oxide, anatase
325312713463-67-7, 氧化钛(IV),金紅石和銳钛礦混合物, Titanium(IV) oxide, mixture of   rutile and anatase
325312813463-67-7, 氧化钛(IV),金紅石和銳钛礦混合物, Titanium(IV) oxide, mixture of   rutile and anatase
325312913463-67-7, 氧化钛(IV),金紅石和銳钛礦混合物, Titanium(IV) oxide, mixture of   rutile and anatase
325313013463-67-7, 氧化钛(IV),金紅石和銳钛礦混合物, Titanium(IV) oxide, mixture of   rutile and anatase
32531361317-80-2, 氧化钛(IV),金紅石, Titanium(IV) oxide, rutile
33182323978-81-2, 4-叔丁基吡啶, 4-tert-Butylpyridine
3426329141460-19-7, 順式-雙(異硫氰基)雙(2,2'-聯吡啶基-4,4'-二羧基)钌(II),   cis-Bis(isothiocyanato)bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylato)ruthenium(II)
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