染料敏化太阳能电池(DSSC)原理介绍报告人 秦琦()课件

1、染料敏化太阳能电池(DSSC)原理介绍报告人 秦琦什么是染料敏化太阳能电池？“染料敏化太阳能电池”全称为“染料敏化纳米薄膜太阳能电池”，是模拟自然界中的光合作用原理，采用吸附染料的纳米多孔TiO2半导体膜作为光阳极，并选用适当的氧化-还原电解质，用镀铂的导电玻璃作为光阴极，这样一个简单的染料敏化太阳能电池就做好了。只要太阳光一照到电池上，它就会源源不断的开始发电了。A.F.Nogueira,C.Longo,M.A.De Paoli.Polymers in dye sensitized solar cells:overview and perspectivesJ. Coordination Ch

2、emistry Reviews, 248 (2004) 1455-1468.Working principle of conductingpolymer using in DSSC as HTMPrinciple of dye sensitized solar cellORegan B. & Grtzel M. Nature 353 (1991) 737Grtzel M. Nature 414 (2001) 338 kinjkbket染料敏化太阳能电池的基本反应电池的光电性能评价I-V曲线Principle of dye sensitized solar cellORegan B. & Grt

3、zel M. Nature 353 (1991) 737Grtzel M. Nature 414 (2001) 338 kinjkbket影响填充因子的因素填充因子可以反映太阳能电池的输出性质，是一个重要参数。太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填充系数就越大，反映到太阳能电池的电流-电压特性曲线上，曲线就越接近矩形，此时太阳能电池的转换效率就越高。填充因子与电池的内阻有关。内阻越大，填充因子越小。从化学上分析，内阻还受电解质的传质动力学限制，也就是电解质中的氧化还原电偶扩散速率的快慢限制。填充因子受TiO2光阳极与电解质界面影响较大，导带中的电子在电解质内复合越严重，则FF越小。空穴传输

4、材料（HTM） 被氧化的染料分子通过HTM得到电子，空穴经由HTM层传输到对电极，在对电极上得到电子，完成一个电化学循环。原位聚合聚苯胺固态电解质SampleEpa(Vvs.SCE)Epc(Vvs.SCE)EHOMO(eV)Calculated Voc(V)PANI0.7480.254-5. 241.033 固态电解质能级结构图固态DSSC光电性能样 品短路电流密度（mA/cm2）开路电压（V）填充因子效 率（%）固态DSSC5.491.030.261.47液态DSSC14.600.640.4834.51存在问题1. TiO2与空穴传输层之间的界面电荷复合率高;电池填充因子较低2. 空穴传输材

5、料本身的导电率很低；电池光电流较低3. 电解质与电极纳米粒子之间的接触性能差；影响界面上的电荷传质速度，降低填充因子3I- 2eI3-I3-+2e 3I-以LiI+I2+LiClO4的乙腈溶液为电解质，20mv/s的扫速下进行循环伏安测试，得到I3-/I-在对电极上的氧化还原反应。玻璃基体聚苯胺对电极样 品Epa(V)Epc （V）Eredox (V)理论Voc （V）PANI对电极0.515-0.196-4.8800.670Pt对电极0.378-0.145-4.8580.648聚苯胺对电极光电性能样 品短路电流密度（mA/cm2）开路电压 （V）填充因子效 率（%）聚苯胺对电极15.100.6680.474.74镀铂对电极14.600.640.4834.51采用不锈钢基体的聚苯胺DSSC电池具有较高的填充因子，正是由于不锈钢基体的电阻值低，导电性好，有效地降低了电池内阻，提高了填充因子及光电转换效率。 采用柔性导电P