43染料敏化太阳能电池

学号：515103001567汇报人：颜雯染料敏化太阳能电池太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的核反应，并不断向宇宙空间辐射出巨大的能量，这能量就是我们通常所说的太阳能。太阳内部的热核反应足以维持６×１０１０年，相对于人类发展历史的有限年代而言，可以说是”取之不尽、用之不竭”的能源。太阳能与太阳能利用太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的装置，是由各种具有不同电子特性的半导体材料制成的平面器件。太阳能电池发展历史：１８３９年，科学家们已经开始研究光生伏特效应。１９５４年，美国贝尔实验室研制出６％的实用型单晶硅电池。１９５５年，以色列Ｔａｂｏｒ提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。太阳能电池及其历史最初太阳能电池主要是广泛应用于人造卫星和航空航天领域，因为在太空中只有白天，没有黑夜，太阳光强度也不受天气变化和季节更替的影响。如人造卫星、宇宙空间站上的能源都是有太阳能电池提供。目前，太阳能电池已在民用电力、交通，以及军用航海、航天等诸多领域发挥着愈来愈大的作用。大型的可用于电话通讯系统、卫星地面接收站、微波中继站等；中型的可用于电车、轮船、卫星、宇宙飞船等；小（微）型的呵用于太阳能手表、太阳能计算器、太阳能充电器、太阳能手机等。太阳能电池应用目前，全世界总共有２３万座光伏发电设备，以色列、澳大利亚、新西兰居于领先地位，美国和日本在世界光伏市场上占有最大的市场份额。美国拥有世界上最大的光伏发电厂。德国梅隆太阳能公园166兆瓦美国羚羊谷太阳能农场230兆瓦我国拥有丰富的太阳能资源。据统计，每年我国陆地接收的太阳辐射总量，相当于２４０００亿吨标煤，全国总面积三分之二地区年日照时问都超过２０００小时，特别是西北一些地区超过３０００小时。据预计，不到１０年，太阳能发电的成本就会接近并低于煤电，这为我国大力开发太阳能资源提供了可能。中国格尔木太阳能公园（青海省）200兆瓦有机半导体太阳能电池硅基太阳能电池化合物半导体太阳能电池薄膜太阳能电池太阳能电池种类不同材料太阳能电池的比较当前光电转换效率较高的太阳能电池是以硅和半导体化合物为基体材料的电池，但其成本高，工艺复杂，使它们的应用和发展受到局限。有机材料为基体材料的太阳能电池虽然成本低、具有可柔性应用，但光电转换效率太低且稳定性不好，也不适合广泛应用。基于纳米技术的染料敏化太阳能电池具有独特的工作原理，且成本低、工艺简单，日益受到人们的关注。但它的光电转换效率和稳定性还有待提高，是现在研究者非常感兴趣的太阳能电池，应用前景十分广泛。不同材料太阳能电池的比较染料敏化太阳能电池染料敏化太阳能电池(Dye．sensitizedsolarcells，简称DSSCs)，是指以有机染料敏化过的半导体薄膜作为光阳极的光电转换电池，是一种低价的薄膜太阳能电池。DSSC早期发展史上述研究为DSSC有机染料的当前研究奠定了基础。瑞士的GrhtzelM．小组自上世纪80年代起就一直从事DSSC的研究。1991年，他们采用羧酸联吡啶钌配位化合物作为染料，以纳米多孔Ti02作为半导体材料，同时以铂作为对电极，采用液态的I−/I−3作为氧化．还原电解质组装成DSSC，得到的光电转换效率为7．1％-7．9％，这对于DSSC研究来说是一个重大突破。1993年，他们又将光电转换效率提高到10％左右。通常采用多孔纳米晶Ti02薄膜作为半导体，有时也可用氧化锌和二氧化硒替代。它的工作原理与叶绿素的光合作用相类似。染料敏化就是指在稳定性和光化学稳定性良好但在可见光区不能被激发的宽带隙半导体表面吸附染料，借助在可见光区有非常好的光响应的染料使这种半导体的可吸收光谱扩展到可见光区域的现象。目前DSSCs的光电转换效率已达到13%,最近发展的无机/有机杂化钙钛矿型敏化剂，实现了光电转换效率15%的历史性突破。虽然尚未完全达到多晶硅太阳能电池15%~18%的效率,但已成为取代硅系太阳能电池非常有前景的第三代太阳能电池。传统的DSSCs以n-型半导体作为染料载体,也称为n-型DSSCs,是光阳极单极被敏化。目前的效率还是远远低于其30%的理论效率两电极敏化的DSSCs(即光阳极和光阴极都吸附染料,也即所谓的“tandemDSSCs”,或称为pn-型DSSCs)可以突破传统n-型DSSCs的转化效率极限,其43%的高理论效率为提高电池效率提供了更大的空间。由于n-型DSSCs的研究相对成熟(其光电转换效率达15%),因而组装高效pn-型DSSCs的关键是制作性能良好的p-型DSSCs(p-型DSSCs是光阴极被敏化的，目前其光电转换效率仅1.3%)。太阳能电池是利用太阳能的最具潜力的、可持续的再生能源技术，是当今世界开发利用太阳能的热点。DSSC成本低廉、工艺简单，是目前研究最为活跃、应用最为广泛的太阳能电池，但其光电转换效率和稳定性还有待提高。目前光电转换效率最高的DSSC是以金属钌配合物为染料敏化剂所组成的电池，它的光电转换效率超过11．0％。但其含量有限、成本高、污染大，不能进行广泛的应用和推广。寻找结构简单多样、成本低、易合成的非金属有机染料敏化剂用于DSSC中，这是发展和提高DSSC的光电转换效率的最有效途径。谢谢观看！