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1、单击此处编辑母 版标题样式 单击此处编辑母版副标 题样式 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 v 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 v只要太阳光一照到电池上 它就会源源不断的开始 发电了 DSSC的工作原理 v太阳光照射到电池表面时 吸附在二氧化钛光阳极表面的 染料分子受到激发由基态S跃迁到激发态S 然后将一个电 子注入到二氧化钛导带内
2、此时染料分子自身转变为氧化 态S v注入到二氧化钛层的电子富集到导电基底 并通过外电路 流向对电极 形成电流 v处于氧化态的染料分子从电解质溶液中的电子给体得到电 子 自身恢复为还原态 使染料分子再生 v被氧化的电子给体扩散至对电极 在对电极表面得到电子 被还原 从而完成一个光电化学反应循环 A F Nogueira C Longo M A De Paoli Polymers in dye sensitized solar cells overview and perspectives J Coordination Chemistry Reviews 248 2004 1455 1468 Wo
3、rking principle of conducting polymer using in DSSC as HTM Principle of dye sensitized solar cell O Regan B v电池填充因子较低 v2 空穴传输材料本身的导电率很低 v电池光电流较低 v3 电解质与电极纳米粒子之间的接触性能差 v影响界面上的电荷传质速度 降低填充因子 对电极 v对电极的特性和在其表面发生的还原反应速率还会极大地 影响着电池的性能和光电转化效率 比如I3 在对电极上的 还原反应速度越快 太阳能电池的光电响应越好 v为了提高电极的还原反应速率 提高电池的寿命 减少能 量损失
4、好的DSSC对电极材料必须要具有 v高的导电性 高的电催化活性 高的比表面 电荷迁移电 阻较小 氧化还原电势较低 能将未被染料吸收的太阳光 反射回光阳极等 v3I 2e I3 vI3 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 670 Pt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
5、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 不同基体对电极的光电性能 样 品 短路电流密度 mA cm2 开路电压 V 填充因子 效 率 聚苯胺 玻璃15 100 6680 474 74 聚苯胺 不锈钢14 270 690 6176 08 聚苯胺 PET11 300 630 493 53 镀铂对电 极14 600 640 4834 51 v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 v采用柔性导电PET塑料基体的方块电阻较ITO导电玻璃基 体的高出许多 相应的聚苯胺对电极的电阻较大 电子传 输速率较慢 获得的短路电流较小 导致其光电转换效率 减少
