染料敏化太阳能电池进展

染料敏化太阳能电池目录一发展历史Historyofdevelopment二基本原理Fundamental三电池结构Cellstructure四表征技术Characterizationtechnique五产业化应用Industrializedapplications发展历史20世纪60年代1980年1991年-1993年目前德国科学家Tributsch等人提出染料敏化半导体产生电流机理，从此以后，染料被广泛应用于光电化学电池研究中Tsubomura小组通过进一步增加多晶ZnO粉末表面粗糙度，采用玫瑰红敏化剂，DSSC获得2.5%转换效率Gratzel等人采用TiO2和钌配合物染料，将电池转换效率提高到7.1%，之后又将效率提高到10%目前液态电解质DSSC效率已达到13%，并且准固态DSSC和全固态DSSC研究也取得较好的发展基本原理（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）电池结构典型DSSC的组成包括透明光学玻璃（FTO）、光阳极、染料、电解质、对电极（光电阴极）光阳极：染料敏化半导体薄膜光电阴极：镀铂的导电玻璃电解质：I-/I3-导电玻璃：8-10Ω/cm2光阳极进展可作光阳极的半导体材料：TiO2，ZnO，SnO2，Nb2O5等加工方法：溶胶-凝胶法，水热/溶剂热法，电气化学的电气氧化法，静电纺丝法，喷雾热解法和原子层沉积法等（包括纳米棒，纳米管，纳米片层，介孔结构和三维分层结构）离子掺杂：比如F、I、Mg、Nb和Cu等，被用来减少重组阻力和延长在光阳极中的电子寿命。装饰贵金属：如Au,Ag，利用其表面等离子体共振效应（SPR)来提高染料敏化太阳能电池的光吸收量金属氧化物改性：用一层绝缘层或半导体层进行表面改性，通过减少异质结光阳级中的电荷重组来提高染料敏化太阳能电池效率Sugathan,V,E.John.etal.RenewableandSustainableEnergyReviews,2015.52:p.54-64.敏化剂进展钌基多吡啶染料：不含金属的有机染料：（1）高的摩尔消光系数（=50000-200000）；（2）合成过程成本低廉；

卟啉染料（1）在400nm-500nm和500nm-700nm谱带的强吸收；（2）具有优异的分子稳定性和适宜的能级及多孔结构；量子点敏化剂：（1）镉-硫族化合物QDs；（2)铅-硫族化合物QDs;（3）锑的硫化物Sb2S3QDs；钙钛矿类的敏化剂：CH3NH3PbX3（X=Cl,Br,I）具有优异的光捕获特性；

电池结构Ye,M.,etal.MaterialsToday,

2015.18(3):p.155-162.敏化剂进展在DSSC中五种具有代表性的敏化剂从1991年到2013年PCE的变化趋势电解质进展液态电解质DSSC：ηmax=13%准固态电解质DSSC：ηmax=10%固态电解质DSSC：ηmax=10%对电极发展金属材料碳材料导电聚合物材料复合对电极材料电池结构Mathew,S.etal.NatureChemistry,2014.6(3):p.242-247ChenCL,etal.PhysicalChemistryChemicalPhysics.2013,15(10):3640-3645.KimHS,etal.ScientificReports,2012,2.入射单色光子-电子转换效率（IPCE）单位时间内外电路中产生的电子数与入射单色光子数之比

反映电池对各个波长光的光电转换能力I-V曲线:全面衡量太阳能电池在白光照射下的光电转换能力电化学阻抗谱：表征材料电学性能以及材料与导电电极的界面特性瞬态衰减测试技术：研究与表征发生在染料敏化纳米晶异质结界面上电荷传递过程及在纳米半导体材料中的电荷传输过程特性表征技术Dyesol公司与Tata集团公司合作开发金属基大面积DSSC2006年，英国G24innovation建成20MW卷对卷柔性DSSC中试线德国巴斯夫集团试制出带有DSSC模组的太阳能电池，充分展示了染敏电池在汽车行业的应用前景日本PecccellTechnologies公司开发出世界上最大，最轻大面积柔性DSSC组件，室内可输出100V以上电压中科院等离子体物理研究所建立染料敏化太阳能电池示范电站产业化应用/i