新型染料敏化太阳电池的研究进展

综述了染料敏化太阳电池的研究背景,介绍了染料敏化太阳电池的基本结构及工作原理。其中重点介绍光阳极、光敏染料、电解质及阴极材料的研究现状,总结了国内外研究者对染料敏化太阳电池的研究成果,分析了各自的优缺点及存在的问题。同时也展望了染料敏化太阳电池的未来发展趋势及应用前景。     

染料敏化太阳电池碳对电极研究进展

作为染料敏化太阳电池(DSCs)对电极Pt催化层的取代材料,低成本、来源广泛的碳材料展现出一定的应用前景。碳对电极组装的DSCs的转换效率已达到9.15%,其值接近Pt对电极DSCs的最高转换效率。主要对碳材料在对电极中的应用类型、涂层工艺以及组装后DSCs的光电性能、稳定性等进行阐述,同时对其存在的问题和发展趋势进行分析。     

染料敏化太阳电池的大面积化研究进展

进入二十一世纪,随着地球温暖化及大气污染问题日趋严重,开发和利用可再生绿色能源已成为人类社会所面临的重大课题.太阳能是我们取之不尽、用之不竭的洁净能源,用太阳能发电直接把光能转换为电能是利用太阳能的重要方式.目前传统硅太阳电池虽已进入实用化阶段,但还存在着制造成本高、生产工艺复杂和高纯度硅原料缺乏及在生产过程中会造成环境污染和消耗能源等问题~([1]).     

染料敏化太阳电池电解质的研究现状

综述了染料敏化太阳电池电解质的研究现状,介绍了染料敏化太阳电池(简称DSSC)的结构,工作原理.根据目前染料敏化太阳电池的研究发展情况和结构的不同,可将其分为三类:液体电解质太阳电池、固态电解质太阳电池和准固态电解质太阳电池.总结了国内外研究人员近几年关于染料敏化太阳电池的研究成果,对比了基于液态、固态和准固态电解质的三种太阳电池的性能参数,分析了各自的优点及存在的问题,并对染料敏化太阳电池电解质的未来发展进行了展望.     

基于植物色素染料敏化太阳电池的制备

对基于不同种类植物色素的染料敏化太阳电池进行了制备与性能研究。首先从华中地区常见的12种植物的花和叶中提取色素,然后用以敏化二氧化钛电极,并用紫外-可见吸收光谱仪对其吸收特性进行测量与分析,最后进一步组装了染料敏化电池器件,对器件光电性能进行了表征。研究发现,这些色素对可见光具有良好的吸收,植物色素染料敏化的电池中,红花夹竹桃叶子染料敏化电池的光电转换效率最高,达到了2.62%。同时也对两种植物色素协同敏化的电池器件特性进行了探究。     

染料敏化太阳电池光阳极结构优化

染料敏化太阳电池(DSSC)的光阳极是决定电池性能的重要因素之一,对DSSC进行了光阳极结构优化研究。光阳极TiO_2薄膜的性质对电池光电性能有着重要影响,针对TiO_2的活性层,引入一层粒径为40 nm的TiO2颗粒,即采用尺寸递进式结构,按照"致密层-20 nm-40 mm-200 nm-400 nm"粒径依次增大的TiO_2颗粒层分布,获得了电池效率的较大提升     

澳大利亚科学家发明高效染料敏化太阳电池

<正>最近,澳大利亚Monash大学的科学家发明了一种更有效的染料,用它制造的染料敏化太阳电池与以前报道的前后排列的太阳电池相比转换效率提高了3倍。科学家们希望这一突破性的发明能     

染料敏化太阳电池光电极厚度的研究

根据电子在半导体中的扩散理论,建立了模拟染料敏化太阳电池(DSSC)J-V输出特性的数学模型。研究表明,随着光电极厚度(d)的增大,开路电压(VOC)下降;短路电流密度(JSC)先迅速增大,后缓慢减小;最大功率输出值MPP则先迅速增大,再迅速减小,表明d对DSSC光电转化效率影响显著。对DSSC的各参数进行了分析,发现操作参数,如光强、温度,对最佳电极厚度的确定没有影响,而物性参数,如光吸收系数、电子扩散系数及电子生命则决定了DSSC光电极厚度的大小。将模型结果与文献实验结果进行了对比,两者符合良好,说明模型结果可靠,可以为DSSC的优化设计提供理论依据。     

染料敏化太阳电池中缓冲层的研究进展

染料敏化太阳电池（DSC）作为一种新型光电化学太阳能电池,由于其制作成本低廉、工艺简单,环境友好及性能稳定而备受科学家的青睐。然而,如何提高DSC的光电性能成为研究的热点问题,本文就该问题在近些年来的研究进展状况做一总结和评述,并指出存在问题和研究展望。     

染料敏化太阳电池最高温度的预测研究

染料敏化太阳电池效率和寿命受温度的制约,对影响染料敏化太阳电池最高温度的因素进行分析研究,得到了最高温度和影响因素之间的经验公式;并对比了最高温度的公式计算值和全天工况模拟值,结果表明:两者的最高温度非常接近,为预测电池最高温度提供了一种简便的方法,为电池是否需要冷却设计提供了依据。     

染料敏化太阳电池中缓冲层的研究进展

染料敏化太阳电池(DSC)作为一种新型光电化学太阳能电池,由于其制作成本低廉、工艺简单,环境友好及性能稳定而备受科学家的青睐。然而,如何提高DSC的光电性能成为研究的热点问题,本文就该问题在近些年来的研究进展状况做一总结和评述,并指出存在问题和研究展望。     

染料敏化太阳电池新型双层光电阳极制备

新型的双层光电阳极,由作为覆层的分层TiO_2微冠和作为底层(HTCF)的TiO_2纳米森林组成。该光电阳极由TiO_2纳米杆的顶层微球(MS)/FTO玻璃基质通过热液反应制备。在制备过程中,微球和纳米杆分别转变为微冠和纳米森林。HTCF结构光电阳极能够显著地改善光捕获能力。另外,增强的HTCF表面积能使染料吸附能力增加,实现更高的光捕获能力。基于在纳米杆内部快速的电子传输、更高的光散射和捕获能力,这种新型的HTCF光电阳极实现了三重能力。与裸TiO_2结构纳米杆相比,HTCF染料敏化太阳电池的功率转换效率(PCE)增加了51%。通过改善一维TiO_2纳米结构(纳米杆、纳米线、纳米管等)光电阳极取得了染料敏化太阳电池光电阳极制备技术的重大突破。     

柔性染料敏化太阳电池关键制备技术研究进展

柔性化是染料敏化太阳电池(DSCs)最具研究前景的方向之一,柔性DSCs转换效率已经达到8.1％.从柔性DSCs的结构和原理角度出发,分析了柔性DSCs的优势及面临的主要挑战,介绍了柔性DSCs光电极的制备技术和优化机制,探讨了柔性对电极的制备机制,对未来的发展趋势进行了展望.     

固态电解质对染料敏化太阳电池性能的影响

由于染料敏化太阳电池(简称DSCs)的光电转换效率高、制作的成本较低且工艺较简单等特点,被认为是薄膜太阳电池中最具市场潜力的新型电池之一。固态电解质在染料敏化太阳电池中起着运输载流子、还原染料等实现电池内部循环的作用。由于效率较高的液态电解质具有易泄露和挥发等特点,会影响电池的寿命和稳定性,所以制备性能较好的固态电解质对电池的产业化及实用化有重要意义,也是DSCs电池发展的必然趋势。论述了DSCs电池的基本工作原理及结构组成、发展现状及趋势,并结合相关工作介绍固态电解质对其寿命及稳定性的影响。     

染料敏化太阳电池多孔TiO_2微结构的研究

太阳电池成为高性价比发电系统需要具备三个特点:高效率,高稳定性和低成本。但是高性价比的光伏发电系统至今仍未开发出来。低成本的太阳电池的制造不需要真空条件,如印刷,喷涂,旋涂,电化学沉积等。采用低成本的喷涂法在FTO导电玻璃基体上制备多孔纳米TiO2薄膜光阳极,电解液为0.50 mol/L LiI、0.05 mol/L I2的乙氰溶液,对电极为铂片,通过改变添加剂聚乙烯醇(PVA)的含量,研究PVA对染料敏化太阳电池多孔TiO2微结构及染料敏化太阳电池性能的影响。通过对光阳极扫描电子显微镜(SEM)、I-V曲线、TiO2薄膜染料吸附量和交流阻抗EIS图谱的分析,得到结果如下:随着聚乙烯醇(PVA)含量的增加,TiO2颗粒团聚程度减轻,暗电流逐渐减少但染料吸附量也在减小,当mPVA∶mTiO2=0.03∶0.12时,TiO2颗粒分布均匀,TiO2颗粒间能形成较好的电子通道,染料吸附量和暗电流达到最佳配匹,获得最好的光电转换效率为3.72%。     

基底对染料敏化太阳电池J-U特性的影响

根据肖特基理论和电子在半导体中的扩散理论,建立了模拟染料敏化太阳电池(DSSC)J-U特性的理论模型,分析了透明导电氧化物(TCO)基底材料的选择对J-U特性的影响。研究表明,TCO与TiO2界面形成的肖特基结对DSSC开路电压(UOC)和短路电流密度(JSC)没有影响,但对填充因子(Fillfactor)有较大影响。当TiO2/TCO的肖特基势垒(Eb)大于0.6eV时,DSSC的最大功率输出值随Eb的增大而明显降低。模型结果与文献报道的实验结果一致。该模型研究为DSSC基底材料的选取提供了理论依据,并适用于除TiO2之外的其他半导体材料。     

染料敏化太阳电池纳米结构对输出特性的影响

根据电子在半导体中的扩散方程,对纳米TiO2染料光敏化太阳电池(DSSC)的输出特性(J-V)进行了研究。多孔薄膜TiO2孔隙率(P)直接影响敏化电极光吸收系数(a)以及电子扩散系数(D),将P与a及D的关系式代入扩散方程,得到了电极纳米结构(孔隙率)对电池输出特性(J-V)影响的计算模型。在光电极孔隙率的实验范围(0.41～0.71),进行了模型分析。研究表明,在孔隙率0.41～0.71的范围内,开路电压(VOC)随P值增大基本保持不变,而短路电流(ISC)则随P值增大而明显减小,因此电池的最大输出功率减小,为获得最大输出功率,P应该控制在0.41～0.5。数值模拟与实验数据进行比较,两者符合良好,从而验证了所建立的模型。     

锍阳离子液体在染料敏化太阳电池中应用

S144TFSI与S221I离子液体是一种新型的室温离子液体,其高沸点,不易挥发等优点使其能应用于染料敏化太阳电池中.测定了不同膜厚的TiO2光电极.不同体积比的S144TFSI与S221I组成的电解质体系以及添加剂TBP与LiI的加入对太阳电池性能的影响.实验表明.制取10 um左右厚度的TiO2电极.选取S144TFSI与S221I体积比为1:1的电解质,加入0.5 mol/L的TBP,0.2 mol/L的Lil能提高电池性能.     

新型碳材料在染料敏化太阳电池中的应用

介绍了新型碳材料在染料敏化太阳电池(DSSCs)中应用的研究进展,在TiO2光电极中加入多层碳纳米管(MWCNTs)不仅能增加电子寿命,提高电池转换效率,还能减少电极裂纹,增加电极的机械强度;用碳纳米粉或碳纳米管替代Pt作为对电极能降低电池制作成本,提高电极的电化学活性,提高电池转换效率,与其他材料复合还能增加电池机械性能和环境的稳定性。综述了材料的制备工艺和MWCNTs加入比例对电池性能的影响及单层碳纳米管(SWCNT)和Ag复合作为对电极的性能。总之,新型碳材料由于其诸多的优点是应用在DSSCs中理想的电极材料。     

染料敏化太阳电池在高原环境中的稳定性研究

西藏是检验太阳能技术和产品性能的天然实验场。染料敏化太阳电池有望成为下一代太阳电池之一,除了制作技术,研究其在自然环境下的稳定性(寿命)是一个重要的研究课题。通过采用不同的电解质、色素敏化剂、薄膜电极和封装工艺,研制了三种染料敏化太阳电池。把研制的染料敏化太阳电池置于西藏自然环境(强紫外线、干燥、多风、寒冷等)下,初步研究了染料敏化太阳电池在西藏(拉萨)自然环境中的稳定性问题。结果表明:在半年的户外观测期间,光电转换效率从5.84%下降到5.71%,每月下降了约0.02%,主要原因包括电解液在西藏干燥环境中的慢性挥发、电池上方材料在强紫外线下的老化、色素的降解等。