第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
§6.1 染料敏化太阳电池 §6.2 有机和塑料太阳电池 §6.3 有机光伏组件 §6.4 稳定性和性能
§6.1 染料敏化太阳电池
宽带隙半导体材料由于其较高的热稳定性和光化学稳定 性，是一类具有应用前景的半导体材料。 尽管宽带隙半导体本身捕获太阳光的能力非常差，但将合 适的染料吸附到半导体表面上，借助于染料对可见光的强吸 收，可以将半导体的光谱响应拓宽到可见光区，这种现象被称 为半导体的染料敏化作用，而载有染料的半导体称为染料敏化 半导体电极。 对宽带隙半导体材料的染料敏化研究具有很长的历史。早 期的研究工作主要是集中在平板电极的染料敏化上，由于只有 吸附到电极表面的单分子层染料分子在光照下才能够将电子注 入到半导体材料的导带中，因此这类染料敏化电极对太阳光的 利用效率特别低，光电转换效率一直无法得到提高。
第六章 有机和染料敏化太阳电池
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绿色植物的光合作用原理非常类似于染料敏化太阳电池的原理
第六章 有机和染料敏化太阳电池
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染料敏化太阳能电池发展史：
?1991 年， M. Gr?tzel 于《Nature》上发表了关于染料敏化纳 米晶体太阳能电池（Dye Sensitized Solar Cells，简称DSSCs） 的文章，以较低的成本得到了>7%的光电转化效率，为利用太 阳能提供了一条新的途径。 ?1997年，该电池的光电转换效率达到了10%~11%，短路电流 达到18 mA/cm2，开路电压达到720 mV； ? 1998年，采用固体有机空穴传输材料替代液体电解质的全固 态Gr?tzel电池研制成功，其单色光电转换效率达到33%，从而 引起了全世界的关注； ?目前， DSSCs 的光电转化效率已能稳定在10％以上，寿命能 达15～20年，且其制造成本仅为硅太阳能电池的1/5～1/10。
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
染料敏化太阳能电池的组成
2010年 最高转 换效率 突破 12%
1991年在Nature发表的论文 技术突破：在光电极上引入多 孔二氧化钛层 转换效率：7.1%
第六章 有机和染料敏化太阳电池
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电池结构 电池结构
染料敏化纳米晶体太阳能电池（ DSSCs）（或称Gr?tzel 型光电化学太阳能电池）主要包括镀有透明导电膜的玻璃基 底、染料敏化的半导体材料、对电极以及电解质等几部分。
阳极：染料敏化半导体薄膜 TiO2膜：；5~20μm，1~4mg/cm2 阴极：镀铂的导电玻璃 电解质：I3-/I导电玻璃：8~10Ω/□
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工作原理
Voc=1/q((Ef)TiO2 －(E（R/R-）))
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工作原理
第六章 有机和染料敏化太阳电池
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纳米半导体材料
金属硫化物、金属硒化物 、钙钛矿以及钛、锡、锌、钨、锆、 铪、锶 、铁 、铈等的氧化物均可用作DSSCs的中的半导体材料。 ? 1999 年，Guo报道了Nb2O5 染料敏化的太阳能电池； ? 2000 年，Poznyak 等人还报道了纳米晶体In2O3 薄膜电极的光电 化学性质； ? 在国内，研究者们对各种染料敏化纳米薄膜研究得较多。在这些 半导体材料中, TiO2 、ZnO 和SnO2的性能较好。
Ref：（1）Guo P, Aegenter M A. . Thin Solid Film, 1999, 351:290 （2）Poznyak S K, Kulak A. . Electrochimica Acta, 2000, 45:1595 （3）李斌等，感光科学与光化学, 2000，18，336
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
染料敏化剂：
9 吸收尽可能多的太阳光； 9 紧 密 吸 附 在 纳 米 晶 网 络 电 极 表 面 ； （ － COOH ， SO3H，－PO3H2等） 9 与相应的纳米晶的能带相匹配； 9 激发态寿命足够长； 9 具有长期的稳定性……
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
液态电解质： 电解质的作用：
在DSSC中，电解质主要起到充当电荷交换媒介的作用， 即将电子传输给出于氧化态的染料分子，并将空穴传输到对 电极，它能使得电池中的各个组分分别回到其初始状态，以 完成闭合回路。 液态电解质由于其具有扩散速率快、光电转换效率高、组 成成分易于设计和调节、对纳米多孔膜的渗透性好等优点，一 直被广泛应用和研究。它主要由三个部分组成：有机溶剂、氧 化还原电对和添加剂。 用作液体电解质中的有机溶剂常见的有：腈类（如乙腈、 甲氧基丙腈等）、酯类（碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和γ - 丁内 酯等）。这些有机溶剂具有较宽的电化学窗口，其凝固点低， 适用的温度范围宽。此外，它们还具有较高的介电常数和较低 的粘度，能满足无机盐在其中溶解和离解的要求，且溶液具有 较高的电导率。另外，近年来还出现了一类采用离子液体作为 溶剂的新型液态电解质——离子液体电解质。
电解质的分类：
根据电解质的状态不同，用于染料敏化太阳电池的电解质 主要分为液态电解质、固态电解质和准固态电解质三大类。
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
固态电解质： 液态电解质存在的缺点：
（1）易导致敏化染料的脱附； （2）溶剂易挥发，与敏化染料作用导致染料降解； （3）密封工艺复杂； （4）载流子迁移速率很慢，在高强度光照时不稳定； （5）存在其他氧化还原反应……
目前研究得较多的固态电解质是有机空穴传输材料和无机p型 半导体材料。 有机空穴传输材料作为DSSC的全固态电解质，虽然研究十分 活跃，但由于纳米多孔膜存在着孔径大小、分布和形貌等许多复 杂因素，如何改善有机空穴传输材料和纳米多孔膜的接触，提高 空穴传输的速率，降低有机空穴传输材料自身的电阻，提高固态 电解质太阳电池的光电转换效率等许多问题需进一步深入研究。 用作 DSSC 固体电解质的 p 型半导体材料主要是 CuI 和 CuSCN 等。无机 p型半导体材料作为 DSSC中的固态电解质，如何解决其 稳定性，提高空穴传输的速率，是提高这类固态电解质太阳电池 光电转换效率所必须解决的问题。
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
准固态电解质：
准固态电解质主要是在有机溶剂或离子液体基液态电解 质中加入胶凝剂形成凝胶体系，从而增强体系的稳定性。 准固态电解质按照被胶凝的液体电解质的不同，可以分 为基于有机溶剂的准固态电解质和基于离子液体的准固态电 解质。用于胶凝液体电解质的胶凝剂分为有机小分子胶凝剂、 聚合物胶凝剂和纳米粒子胶凝剂。在有机溶剂电解质中加入 有机小分子胶凝剂、聚合物胶凝剂或无机纳米离子，能使其 固化得到准固态的凝胶电解质，有效地防止电解质的泄漏， 减缓有机溶剂的挥发。但随着时间的延长，这类电池依然会 存在着有机溶剂的挥发损失问题。
第六章 有机和染料敏化太阳电池 染料敏化太阳电池的特点
? ? ? ? ? ? ? 材料成本较低、制备工艺简单 转换效率随温度上升而提升——不同于硅基太阳电池 电池两面均可以吸收光——有利于吸收散射光 制备出半透明或不同颜色的电池——装饰功能强 质量轻以及可制成柔性器件——便于携带 能源回收期较短——小于1年 较高的转换效率——最高转换效率超出12%
（数据来源：2008年M. Gr?tzel教授的演讲）
第六章 有机和染料敏化太阳电池 转换效率随温度上升而提升
Roll-to Roll 技术
通过调整敏化剂颜色获得的太阳叶
太阳电池盆景
太阳电池背包
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
染料敏化太阳电池的特征 影响电池光电转化效率的因素: ? 采光效率
有机光敏染料的光吸收性能
? 电子的注入
有机光敏材料与纳米微晶半导体材料的能级的匹配
? 收集效率
电子在薄膜中的扩散性能
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
进一步提升染料敏化太阳电池竞争力：
主要思路： ? 进一步提升染料敏化太阳电池的转换效率 短路电流的改善 开路电压的改善 填充因子的改善 ? 进一步改善染料敏化太阳电池的稳定性 液态电解质的替换——准固态及固态电解质的开发 无机敏化剂的应用——量子点敏化材料 ? 进一步减低染料敏化太阳电池的成本（材料方向） 对电极Pt取代材料 天然敏化剂
第六章 有机和染料敏化太阳电池 Roll-to Roll制造技术
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
? 目前从事染料敏化太阳电池研究的国家主 要包括：澳大利亚、瑞士、德国、日本、 美国、中国、英国等 ? 无论从专利的申请数还是论文的发布数， 日本最为活跃。 ? 中国在染料敏化太阳电池的基础研究和产 业化研究上都与世界研究水平相接近
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
产业化情况
? 1991年染料敏化太阳电池的转换效率实现飞跃式的提升 ? 1992年至1999年间，以德国光伏研究所(INAP)和澳大利亚 STI公司为典型的产业化研究机构进行了产业化前期的探 索性研究 ? 2001年澳大利亚STI公司建立了世界上首条染料敏化太阳 电池中试线 ? 2003年澳大利亚Dyesol-STI公司完成200 m2 染料敏化太阳 电池显示屋顶，集中体现了未来工业化的前景 ? 2004年底，中国科学院等离子体物理研究所建立了500 W 染料敏化太阳电池示范系统，并保持长期有效的运行，为 今后实现产业化打下了基础 ? 2009年英国 G24i 在全球推出首批商品化染料敏化太阳电 池组件，其生产线生产能力为30百万瓦
Solar powered keyboard
Gr?tzel solar bag
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池 染料敏化太阳电池制成的“太阳叶”
装饰功能
染料敏化 太阳电池
染料敏化太阳电池作为 装饰品做出的“Power Dressing”
太阳叶结构
通过调整敏化剂颜色获得的太阳叶
第六章 有机和染料敏化太阳电池 质量轻、便于携带
第六章 有机和染料敏化太阳电池
G24 Innovation （UK）产品
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
染料敏化太阳电池在军事领 域的应用（美国）
第六章 有机和染料敏化太阳电池 染料敏化太阳电池在汽车上的应用
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
染料敏 化太阳 电池作 为屋顶 的应用
染料敏 化太阳 电池作 为幕墙 的应用
第六章 有机和染料敏化太阳电池 单电池、组件及户外系统
? 单电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池 2004年由中科院等离子体物理研究所建成的国内 首个500瓦染料敏化纳米太阳电池示范电站
转换效率：5%（数据来源：中科院等离子体物理研究所）
? 户外系统
? 组件
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第六章 有机和染料敏化太阳电池 2008年世博览会展出的柔 性染料敏化太阳电池组件
（ 数据来源：Yoshida 教授的演讲）
第六章 有机和染料敏化太阳电池
§6.2 有机和塑料（聚合物）太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
广泛的讲，有机太阳能电池主要是利用有机小分子或有 机高聚物来直接或间接将太阳能转变为电能的器件。
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池 有几光伏材料与无机半导体不同： ? 光生的激子受很强的束缚，不能够自主分开成电荷对；
有机聚合物的特点：
?
通过化学或电化学掺杂，它们的电导率可以在宽广范围内 变化，而且他们的物理化学特性强烈依赖于高聚物主链结 构、掺杂剂的性质和掺杂程度; ? 电荷输运是由局域态之间的跃迁实现的，而不是在能带内输 运，因此迁移率很低； ? 相对于太阳光谱来说，光吸收的波段比较窄； ? 吸收系数很高（月 105cm-1 ），因此厚度小于 100nm的薄膜在 峰值波长就可以得到很高的光密度； ? 很多有机材料在氧气和水的环境中容易降解； ? 与很多半导体一样，他们的电子和光学性质具有很高的各向 异性，这对器件设计很有用。
?
具有颗粒或纤维结构的微观形貌。实验发现颗粒或纤维本 身具有金属特性，而它被绝缘空气所包围，通常用“导电 孤岛”来描述; 具有优异的物理化学特性，如较高的室温电导率、可逆的 氧化还原特性、掺杂时伴随颜色的变化以及快速响应、大 的三阶非线性光学系数。
?
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第六章 有机和染料敏化太阳电池 有机太阳能电池发展简史：
1986年，柯达公司发表有机光伏打电池：能量转换效率约1%
C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 1986, 48, 183.
第六章 有机和染料敏化太阳电池
有机太阳能电池发展
给体/受体
CuPc/PV MEH-PPV/CN-PPV POPT/CN-PPV MDMO-PPV/PCBM-C60 P3HT/PCBM-C60 MDMO-PPV/PCBM-C60 CuPc/C60 P3HT/PCBM P3HT/PCBM-C60
1992年，光诱导聚合物/C60间超快电荷传递的发现
N. Sariciftci, et al., Science, 1992, 258, 1474
年代
1986 1995 1998 2001 2002 2003 2004 2005 2007
填充因子 FF (%)
65 60-70 60-70 50-60 60-70 70-80 50-60 60-80 67
能量转换效率 η (%)
~1 ~1 ~2 2.5 2.8 3.0 ~5 ~5 6.5
研究小组
Tang Yu/Heeger Hall/Friend Sariciftci Brabec Janssen Forrest Yang Heeger
1993年，制备双层聚合物/C60太阳能电池成功
N. Sariciftci, et al., Appl. Phys. Lett., 1993, 62, 585
1995年，发明“本体异质结”型单层聚合物/C60太阳能电池
G. Yu, et al., Science, 1995, 270, 1789
2002年，能量转换效率为3.3%的聚合物太阳能电池制备成功
C. Brabec, et al., Appl. Phys. Lett., 2002, 80, 1288
2002年，提出共轭聚合物／无机半导体纳晶杂化型太阳能电池，效率达到1.7%
Huynh, W.U; et al. Science 2002, 295, 2425-2427
2004，能量转换效率达到 3.85%
P3HT/PCBM, C.J. Brabec，Solar Energy Materials & Solar Cells, 2004, 83, 273
2005, 能量转换效率达到约 5％ （通过热处理）
P3HT/PCBM, M. Reyes-Reyes, et al., Appl. Phys. Lett., 2005, 87, 083506 W.L. Ma, et al., Adv. Funct. Mater., 2005, 15, 1617
2007，能量转换效率超过6％ （叠层器件）
J. Y. Kim, K. Lee,…A. J. Heeger, Science, 2007, 317, 222.
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
有机太阳电池分类
有机太阳能按照结构和机理大致分为以下几种类型：
? 有机肖特基 ? 有机异质结 ? 有机体异质结 ? 染料敏化
（a）为三明治结构有机太阳能电池；（b）为混合异质结构有机太阳能电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
原理：有机半导体内的电子 在光照下激发，产生一对 电子和空穴。电子被低功 函数的电极提取，空穴则 被来自高功函数电极的电 子填充，由此在光照下形 成光电流。理论上，有机 半导体膜与两个不同功函 数的电极接触时，会形成 不同的肖特基势垒。这是 光致电荷能定向传递的基 础。因而此种结构的电池 通 常 被 称 为 “ 肖特基 型有 机太阳能电池”。 由于电子与空穴在同一 材料中传输因而复合几率 较大 , 所以光电转换效率 较低，实验室效率为5%
第六章 有机和染料敏化太阳电池
PSCs结构与原理（单质结）
（异质结）
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池 激子太阳能器件就是基于不同材料之间的能量和电子转 移来实现太阳能到电能的转换的：
由于其具有给体-受 体异质结结构的存在， 电子和空穴分别在不同 的材料中传输 , 复合几 率降低，所以较单质结 结构有机太阳能电池的 光电转换效率要高。但 电子和空穴只能在界面 区域分离，离界面较远 处往往还没移动到界面 上就复合了。
（异质结）
HOMO：Highest Occupied Molecular Orbital LUMO：Lower Unoccupied Molecular Orbital
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
PSCs结构与原理（混合异质结）
? 结构：玻璃 /ITO/A+D 混合 材料/金属电极 ? 特点：给体和受体分子紧 密接触而形成连接网络, 增 加了接触, 提高了光电转化 效率。但未能与正极接触 的给体相上出现的正电荷 是不能传输到电池的正极 上的
?
有机太阳能电池原理
五个关键步骤
1 2 3 4 5
蓝色代表电子给体，黄色代表电子受体
光子吸收：在大部分有机太阳能电池中，因为材料的带隙过高，只有 一小部分入射光被吸收，吸收只能达到30％左右。 激子扩散：激子的扩散长度应该至少等于薄膜的厚度 ，否则激子就会
发生复合，造成吸收光子的浪费。
电荷分离：对于单层器件，激子在电极与有机半导体界面处离化，对于
双层器件，激子在施主－受主界面形成的p-n结处离化。
电荷传输：在有机材料中，电荷的传输是定域态间的跳跃，而不是能带
内的传输，这意味着有机材料和聚合物材料中载流子的迁移率通常都比无机 半导体材料的低。
电荷收集：电荷的收集效率也是影响光伏器件功率转换效率的关键因素，
金属与半导体接触时会产生一个阻挡层，阻碍电荷顺利地到达金属电极。
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
对给体材料的要求（Donor）
对受体材料的要求（Accepter）
高的电子迁移率
共轭
平面性
低的LUMO 能级 好的电子 传输能力
获得较小的光学带隙 制备性能优越的光伏电池器件
与共扼聚合物之间存在超快的电荷转移
制备性能优越的光伏电池器件
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池 电池基本结构：
有机太阳能电池效率影响因素
材料的吸收和带宽
激活层的表面形貌 其他常见结构：
材料中载流子 (电子 和空穴) 的迁移率
电极的功函数
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
有机太阳能电池分类
单层太阳能电池（肖特基型）
单层太阳电池结构图
金属电极层 有机层 半透明金属电极层（或ITO） Glass 单层太阳电池原理图
双层太阳能电池
双层太阳电池结构图
D：给体 阴极 A D Glass 光照 A：受体
双层太阳电池原理图
阳极
光照 Ф:workfunction, IP: ionisation potential, χ: electron affinity, Eg: optical bandgap.
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
体掺杂型太阳能电池
体掺杂太阳电池结构图
阴极 D＋ A Glass 阳极 光照
叠层太阳电池结构图
体掺杂太阳电池原理图
阴极 Active layer Active layer Glass 阳极 中间层
叠层太阳电池的一大特点是高电压 小电流，即其总的开路电压近似等于各 个单层电池的开路电压之和，而短路电 流则等于各个电池中短路电流最小值， 所以在叠层太阳能电池设计时顶层和底 层电池的电流匹配是关键因素。
光照
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
聚合物太阳电池器件结构的优化
?合适的电极材料
有机太阳能电池制作方法
有机薄膜制作方法(膜厚由转速、 溶剂、组成成分和浓度决定)
（高功函数正极、低功函数负 极材料）
?适当的电极修饰层
hole hv electron
（欧姆接触、高的电荷收集效 率）
?合适的给体／受体材料.
旋涂
exciton
（有效的激发态电荷分离、高 的开路电压）
?共混膜的形貌控制
（高的电荷载流子迁移率）
丝网印刷
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
有机太阳能电池制作方法
目前效率比较高的两种电池所用的结构：
2007《science》发表的， 6.5%是当时的世界记录
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
目前效率比较高的两种电池所用的结构：
2009年4月26日《nature photonics》上的高效单结电池
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
蔬菜工厂的柔性有机太阳能电池 ， 节能环保。主要表现在削减植物工 厂的电力成本及CO2排放量。
日本产业技术综合研究所太阳光发 电研究中心、三菱商事和 TOKKI 联合研制的观赏植物式有机薄膜太 阳能电池。该电池由塑料底板、酞 菁层、富勒烯层等层叠压制而成。 每个叶片包含 8个约7.5 cm2的串联 太阳能电池单元，形成了约60 cm2 的太阳能电池模块。
有机太阳能电池技术可为小型移动设 备(例如MP3播放器)供电
利用有机薄 膜太阳能电 池模块试制 的皮包
有机薄膜太阳 能电池模块
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
聚合物太阳能电池面临的问题：
能量转换效率较低 (最高效率 2003年3％，2004年3.8%，2005年5%左 右) ，主要是由于： 1. 共轭聚合物只能吸收部分太阳光（太阳光的利用率低）。 2. 共轭聚合物的电荷载流子迁移率低。
Emission spectrum of the sun AM1.5 Absorption spectrum of MDMO-PPV Absorption spectrum of P3AT
§6.3 有机光伏组件
有机太阳电池可能首先实现商业化，应用于目前约占市场 10％的低功耗消费品。与其竞争的有非晶硅太阳电池（a-Si） 正在出现的薄膜技术。有机太阳电池有很多胜过非晶硅太阳电 池的优点，如产品成本较低、易于沉积在柔性衬底上，或在颜 色方面有优势，这些优点都能在消费品光伏市场开辟新天地。
MDMO-PPV
MEH-PPV
有机太阳电池可以为显示器和监视器、控制电子学、移动 通信、电池充电器、热电制冷器、各种消耗品、光伏玻璃幕墙
S n
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
P3HT
Wave Length [μm]
和其他建筑材料提供电源，这些组件可以集成到器件上或建筑 材料上。
PCBM
主要给体和受体材料
太阳光谱和常用共轭聚合物吸收光谱的比较
第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
§6.3 有机光伏组件
在应用中，组件将按要求的特殊的功率输出设计和根据要求 的工作电压由少量电池串联组成。 由于有机太阳电池的电压较高，所以可以用比无机电池少的 电池得到需要的工作电压。电池是否需要并联由要求的输出电流 决定。沉积在柔性沉底上的 ITO的高串联电阻（ 10-1000Ω·cm2 ） 对串联电阻不可接受的功率损失设定了电池面积的限制，对1个太 阳下10mA/cm2的短路电流密度（有机光伏的合理目标），这个限 制可能是几十平方厘米。然而，有机电池最初可能设计为低亮度 应用，如在室内。较低照明（室内照明一般低于 AM l.5 强度的 1/10 ）导致较低的电流密度和较低的串联电阻损失，对不超过 100mA的电流极限容量可能不需要并联。
§6.3 有机光伏组件
无论是批量还是连续工艺生产电池时将直接生产组件。 通过腐蚀导电衬底，划开光活性层，生产时制作顶部栅 线，可以把相互连接的电池集成为组件，与无机薄膜的情况类 似。金属化后需要用保护涂层把电池材料封装起来，隔绝氧气 和水分，并在外面涂上一定的涂层。外面的塑料封装材料可以 用作为被动的光学聚光器来提高电池薄活性层吸收光的量。对 与建筑集成的组件的情况，如玻璃和屋顶瓦片，可以把栅线的 沉积、光活性层和电池相互连接集成到那个元件的生产过程中。 而电池尺寸和连接将与电流和功率输出的要求有关。
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第六章 有机和染料敏化太阳电池
第六章 有机和染料敏化太阳电池
§6.4 稳定性和性能
有机太阳电池性质是不稳定的： 1）很多共轭材料在氧气和光存在时是不稳定的，光生激 子能够减少氧气，生成与分子材料反应的反应产物（如过氧 化物）或化学降解它。 2 ）施主-受主混合物不稳定，喷涂组分被凝固为非平衡 状态，经过一段时间，它就能分离，降低了混合程度和电荷 分开的效率。后者对用聚合物·富勒烯混合物是一个特殊的问
染料敏化太阳电池组件连续式制备过程示意图
题，富勒烯总是倾向于成团。
第六章 有机和染料敏化太阳电池 解决共轭固体光稳定性问题的一个办法是开发或者使 用较稳定的组分，某些共轭染料分子，如液晶和无机纳米晶 体具有较好的稳定性。 在开发空气中更稳定的材料之前，器件需要用隔离涂层 来封装。一种可选择的方法是在器件中加入去除氧气的组 分，例如TiO2或者其他金属氧化物，TiO2在固态染料敏化太 阳电池中有助于保护有机组分不降解。染料敏化太阳电池研 究的另一个经验是太阳电池中的光活性组分独立存在时不需 要特别稳定，例如用在DSSCs中的钌基染料在电池结构中比 其独立时更稳定，这可能是因为反应性光生激发态和阳离子 态在电池结构中寿命很短。在聚合物/富勒烯混合物中也观察 到类似的效应，通过同富勒烯混合，聚合物的光降解速度减 小，可能又是因为电荷的迅速分离除去了反应性激子。
第六章 有机和染料敏化太阳电池 有机太阳电池稳定性和性能研究最详细的是聚合物-富勒 烯系统。这些研究显示，在正常的使用中，未保护的电池几个 小时后降解，封装过的电池保持超过最初性能50％达几个月， 无论在实验室还是炎热环境下都会加速降解。然而随着温 度升高，这些器件性能改善，这个优于无机器件的优点是因为 迁移率与温度有关。聚合物混合器件和DSSCs均有这一特性。 由于施主-受主混合物中相分离、结构的不稳定性与材料、 温度和时间有关，通过选择溶剂和控制界面力可以减少分离到 某种程度。使用刚性连接的多孔模板，比如无机半导体或者金 属氧化物纳米结构能够避免这个问题。
第六章 有机和染料敏化太阳电池 新器件设计的共同问题是随着光强增加，量子效率降低，因 此电池只在较低照度下很好地工作。这样的行为是可能由于杂质 的复合机制，电池要在日照条件下可用必须解决这一问题。 在较高光强下电池表现较窄的谱范围和较差的性能，通常报 告单一波长和较低光强的有机光伏器件的性能。对于新的材料组 合，性能系数常常是峰值波长的量子效率而不是能量转化效率。 由于测量和环境条件（真空和空气）之间波长和光强总在变化， 器件性能很难比较。 由于有机太阳电池可能用在与传统太阳电池不同的条件下： 如低或漫射光或部分透光的玻璃，标准的测试条件可能不是最相 关的，因此需要建立和有机太阳电池测量和标定更相关的新测试 标准。
第六章 有机和染料敏化太阳电池
思考题
1、试论述染料敏化太阳能电池的优缺点。 2、染料敏化太阳能电池的工作原理。 3、有机太阳能电池的工作原理。
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染料敏化太阳能电池 物理科学与技术学院化学物理学交叉培养班张玲玲 2011213434 摘要染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池，其主要优势是原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。本文主要从染料敏化太阳能电池的原理和电解质来进行介绍。 关键词染料敏化太阳能电池原理制备 一、染料敏化太阳能电池的基本结构 染料敏化太阳能电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为染料敏化太阳能电池的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质，最常用的是I3/I-。 图1染料敏化太阳能电池的基本结构 二、染料敏化太阳能电池的工作原理 当太阳光照射在染料敏化太阳能电池上，染料分子中基态电子被激发，激发态染料分子将电子注入到纳米多孔半导体的导带中，注入到导带中的电子迅速富集到导电玻璃面上，传向外电路，并最终回到对电极上。而由于染料的氧化还原
电位高于氧化还原电解质电对的电位，这时处于氧化态的染料分子随即被还原态的电解质还原。然后氧化态的电解质扩散到对电极上得到电子再生，如此循环，即产生电流。电池的最大电压由氧化物半导体的费米能级和氧化还原电解质电对的电位决定。 图2 染料敏化太阳能电池的工作原理示意图 2.1纳米晶多孔薄膜 作为太阳能电池半导体材料，首要条件为光照下性能稳定。考虑到只有禁带宽度Eg ﹥ 3eV 的宽带隙半导体才满足这一条件，因此可以用作DSC 半导体材料的禁带宽度必须大于3eV 。TiO2禁带宽度为3. 2eV ，是性能最优、使用最广泛的DSC 半导体电极材料。所有的太阳能电池都是依靠光电效应将光能转化为电能． 半导体的截止波长由下式计算: g E 1240g =λ 式中: Eg 为半导体禁带宽度，λg 为半导体的截止吸收波长． 则禁带宽度为3eV 半导体材料截止波长为413 nm ，而太阳光主要分布在可见光区域，而可见光光谱范围为390 ～770 nm ，因此基本不能被吸收． 为了使宽带隙半导体材料能够吸收可见光，必须通过某种方法将截止波长红移至红外区． 吸附于半导体表面的染料可以使半导体的吸收边强烈红移。 2.2染料分子
太阳能热水器的优缺点 我家由于在顶楼，所以在热水器的选择方面，可以有更宽的选择余地，我们比较了电热水器、燃气热水器、空气能热水器、太阳能热水器，最后选择了太阳能热水器，原因是： 1、太阳能不但节能高效省钱，而且在使用时不会对环境造成污染。 2、太阳能热水器的使用寿命很长，若使用合理，其寿命可长达15年之久。 3、太阳能热水器的温度稳定性较好，只要水箱中有热水，就不会出现先热后冷的现象。 4、除了阴雨天以外，太阳能热水器使用不需要其他费用，比如燃气费、电费，在阴雨天气，则要使用辅助电加热装置，这时就必须支付电费，其实在阴雨天，太阳能热水器仍旧在工作，只是产生的热水温度达不到用户洗澡的需要，但是水箱中的水是温的，比普通的自来水温度高，因此，就算是阴雨天使用，它也比普通电热水器省电。 5、由于不使用电能或者燃气，就没有触电或者中毒的危险，所以太阳能热水器的安全性非常高。 但太阳能热水器也有它的缺点，比如： 1、初期投资较大。 2、太阳能热水器对安装位置的要求也非常严格，在城市里一般只有居住在顶层或者拥有别墅的人才可能安装。 3、太阳能热水器好几天未用的水一般都是较热的水了，达到70℃以上，尤其在夏天晴朗天气超过2天，水就会沸腾，到夜间会适当降温，使水温保持在60℃－70℃区域时间很长，而这个温度区域是水中细菌繁殖的极佳温
度，所以好几天或长期不用的热水，水质较差，细菌多，要排放掉，不能洗澡或用来烧开水等饮用。 4、在夏季晴天的情况下，不到两天水温可达沸点，若长时间不用水，如出差、旅游时，使水箱内长时间处于高温、高压的状态下，会促进密封圈的老化，加速聚氨酯的老化、萎缩，有时排气不畅通，压力太大还会使水箱胀坏，还会结水垢，缩短水箱的寿命。因此，若长期不在家，需安排别人经常放热水上冷水，或者在真空管集热器上放置遮盖物挡住阳光。 虽然太阳能也有这些缺点，但与电热水器、燃气热水器比起来，我更看重太阳能热水器的安全节能，空气能热水器虽然也节能，但它一年四季还是需要电能，并且价格也不菲，还有就是我不喜欢它的水箱放在家里比较占用地方。 我家新房对门的邻居家就安装了太阳能热水器，用的是皇明太阳能热水器，她家是去年搬进来住的，已经使用了一个冬天，使用效果不错，冬天用电辅助加热，水温又可以调节的，经过认真地考虑，我们也选择了皇明太阳能热水器，热水器7月11日就定好了，我定了冬冠210系列，真空管用了24支。
新能源课程 染料敏化太阳能电池（DSSC）装置的制作教学实验报告 电气01 王平09041020 4/22 Monday
《染料敏化太阳能电池（DSSC）装置的制作》教学实验 一、研究背景： 随着工业发展和技术进步，人类对能源的需求与日俱增。因此开发新的绿色能源，减少对环境的冲击影响，是迫切需要研究的课题。绿色能源种类很多，本实验将针对染料敏化太阳能电池（DSSC）进行实验制作，以了解其设计原理及机制。 二、实验目的： 了解染料敏化太阳能电池（DSSC）发电原理，掌握DSSC基本制作方法和的电池性能测定；理解决定DSSC性能的材料方面的影响因素，实验比较不同燃料、不同光线对电池性能的效果。 三、实验技能： 学习研磨制样、材料的选择、万用电表的使用、涂布coating及组装、测试太阳能电池。 四、工作原理： 本实验所制备的染料敏化太阳能电池（DSSC），是一个电化学反应过程装置。由正极、负极、电解质液组成。其中正极为涂布有石墨的导电玻璃；负极为涂布有二氧化钛的导电玻璃；二氧化钛为多孔纳米结构，吸附有染料或光敏剂；电解液为含碘化合物，能够产生I2/I-,被填充在正、负极之间。 DSSC太阳能电池是由一系列电子传递过程完成光能-电能转换的。当光线照在负极侧，染料吸收光能发生电子跃迁，染料被氧化，电子经二氧化钛半导体传导，流动到负极的导电玻璃片进入外电路；电子到达正极后，电解液中的I2/I-氧化还原作用使得染料被还原到原始状态。这样构成电子回路，产生电。 五、实验准备： 1.材料： A．导电玻璃：具有高透过率、导电率，如ITO、FTO B．正极：导电能力强、有一定催化活性，如炭、铂 C．二氧化钛：具有催化能力，高活性、比表面积大、分散均匀
电热水器能随时为我们提供热水，创造了极大的便利，让我们能随时洗上热水澡，除去一天的疲倦，更好的迎接新的一天的工作与生活。电热水器具有众多优点因此成为了很多消费者的家装必备电器之一，另外，燃气热水器也是诸多用户的选择，下面就为您具体介绍一下电能、燃气热水器优缺点对比，希望能对您有所帮助： 市面上在售的热水器产品类型 其中，前两者占据了很大部分的市场份额，而太阳能热水器受天气因素和安装条件制约；空气能热水器又价格不菲、体积庞大，诸多原因导致后两者均没有广泛普及开来。所以，今天我们就来聊聊市面上比较常见的电热水器和燃气热水器，介绍一下它们各自的优缺点以及教会大家如何根据自身需求进行合理的选
购。相信您看完本篇攻略，从此不再纠结热水器该选电能or燃气，秒变选购达人！ ●电能、燃气热水器优缺点对比 电能、燃气热水器优缺点汇总 首先，这里进行一下说明，电热水器其实可以继续细分为：即热式电热水器和储水式电热水器。即热式电热水器外观与燃气热水器类似，只不过其采用的是电加热的工作方式。通过上面的表格可以看出，电热水器和燃气热水器各有自己的优缺点。 即热式电热水器体积小巧不占空间 即热式电热水器优点：体积小巧，不占用家居空间；热水即开即有，无需多余等待；出水温度精准可调，在洗浴过程中依然可以实时调控；使用过程无有害气体产生；机体内部不易结水垢。缺点：功率较大，对线缆要求很高，安装需要重新布线；耗
电量大，长期使用并不经济；需要全程插电使用，可能会存在极小概率的漏电安全隐患。 储水式电热水器壁挂安装效果展示 储水式电热水器优点：价格一般较为低廉；加热过程无有害气体产生，使用时可完全切断电源，相对较为安全。缺点：体积庞大，占据室内空间；洗浴需要长时间等待加热水温；出水温度不均衡，需自行调控；水箱内部易结水垢，需要定期进行清洁；壁挂安装，对墙壁承重要求较高，有可能会出现极小概率的掉落隐患。 燃气热水器一般安置在厨房 燃气热水器优点：体积小巧，安装灵活，不占空间；通过燃气加热水温，效率更高，节能效果好，长期使用较为经济；热水即开即有，无需等待；出水温度均衡，且精准可调。缺点：使用过程产生有害气体一氧化碳，若排放出现故障可能会带来安全隐患；安装在厨房，在卫生间洗浴时无法实时调节温度。 啄木鸟家庭维修以家电、家居生活为主营业务方向，提供小家电、热水器、空调、燃气灶、油烟机、冰箱、洗衣机、电视、开锁换锁、管道疏通、化粪池清理、家具维修、房屋维修、水电维修、家电拆装等保养维修服务。
染料敏化太阳能电池学术发展简史 2016-05-07 13:13来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 基于钌化合物的染料敏化太阳能电池 1839年，Becquerel发现氧化铜或卤化银涂在金属电极上会产生光电现象，证实了光电转换的可能。 1960年代，H.Gerischer，H.Tributsch，Meier及R.Memming发现染料吸附在半导体上并在一定条件下产生电流的现象，成为光电化学电池的重要基础。 1980年代, 光电转换研究的重点转向人工模拟光合作用，美国州立Arizona大学的Gust和Moore研究小组成功模拟了光合作用中光电子转换过程，并取得了一定的成绩。Fujihia等将有机多元分子用L B 膜组装成光电二极管，开拓了这方面的工作。 1970年代到90年代，R.Memming，H.Gerischer，Hauffe，H.Tributsh等人大量研究了各种染料敏化剂与半导体纳米晶间光敏化作用，研究主要集中在平板电极上，这类电极只有表面吸附单层染料，光电转换效率小于1%。 1991年，Graetzel M.于《Nature》上发表了关于染料敏化纳米晶体太阳能电池的文章以较低的成本得到了>7%的光电转化效率，开辟了太阳能电池发展史上一个崭新的时代,为利用太阳能提供了一条新的途径。 1993年,Graetzel M.等人再次研制出光电转换效率达10 %的染料敏化太阳能电池, 已接近传统的硅光伏电池的水平。 1997年，该电池的光电转换效率达到了10%－11%，短路电流达到18mA/cm2,开路电压达到720mV。 1998年，采用固体有机空穴传输材料替代液体电解质的全固态Gr?tzel电池研制成功，其单色光电转换效率达到33%，从而引起了全世界的关注。 2000年，东芝公司研究人员开发含碘/碘化物的有机融盐凝胶电解质的准固态染料敏化纳米晶太阳能电池，其光电能量转换率7.3 % 。 2001年, 澳大利亚STA 公司建立了世界上第一个中试规模的DSC 工厂。 2002 年, STA建立了迄今为止独一无二的面积为200m2 DSC 显示屋顶,集中体现了未来工业化的前景；PengWang等人用含 1-methyl-3-propylimidazoliumiodide 和poly(viylidenefloride
实验一 染料敏化太阳能电池关键材料的制备与表征 在众多新能源中，太阳能因具有清洁、环保、无污染、取之不尽、用之不竭等诸多优点，被认为是未来最有希望的新能源之一。太阳能电池是通过光电效应或光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能电池产业，已成为世界主要国家抢占新一轮经济和科技发展制高点的重大战略之一。 在众多太阳能电池中，硅基太阳能电池技术最为成熟，但制作工艺复杂、价格昂贵、设备要求较高而不适合开展大学生实验。纳米二氧化钛（TiO 2）晶体太阳能电池是最近发展起来的一种新型太阳能电池，其优点在于其低廉的成本、简单的工艺以及相对稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上，而制作成本仅为硅太阳能电池的1/5～1/10，寿命却能达到20年以上。但是TiO 2的禁带宽度为3.2eV ，只能吸收波长小于375nm 的紫外光。为了使其吸收红移至可见光区，增大对全光谱范围的响应，1991年，瑞士洛桑高等工业学院（EPFL ）的Gratzel 研究小组开发了染料敏化太阳能电池（Dye Sensitized Solar Cell ，简称DSSC ），它由 吸附了染料光敏化剂（过渡金属钌的有 机化合物）的纳米TiO 2多孔薄膜制成， 其光电转换效率可达7.1%。1993年，他 将光电转换效率提高到了10%，1998年， 该研究组进一步研制出全固态DSSC ， 使用固体有机空穴传输代替液体电解质， 单色光光电转化效率达到33%，引起了全世界的科学家对DSSC 的关注。近年来，染料敏化太阳能电池的研究主要集中在阳极材料的改性、染料的改进、电解质的研究、以及阴极对DSSC 的影响等方面。 “染料敏化太阳能电池的制备、组装及测试”实验涵盖材料制备实验（水热反应制备TiO 2纳米颗粒、热解法制备Pt 催化剂、丝网印刷技术制备光阳极薄膜、玻璃工操作、材料热处理等）、仪器分析实验（台阶仪测量薄膜厚度、X 射线衍射仪表征材料的结构与成分、扫描电子显微镜观测形貌、紫外-可见吸收光谱测试光谱吸收效果）等多种实验方法。由于实验步骤繁多、周期较长，因此根据其 图1 Gratzel 研究小组开发的 DSSC
四种热水器的优缺点介绍 （一）燃气热水器 1、燃气热水器使用的能源是可燃气体，按其形式分为直排式、烟道式、强排式和平衡式。（1）直排式热水器：燃烧时所需要的氧气取自室内，燃烧后产生的烟气也排放在室内。因易造成人身伤害事故，已被禁止生产。 （2）烟道式热水器：在直排式的基础上加装了排气管道，燃烧时所需要的氧气取自室内，燃烧所产生的烟气通过烟道排向室外。这种热水器安装时必须安装烟道，使用时要注意烟道排气通畅，防止倒灌。强排式热水器：在烟道式的基础上增加了一个排烟气马达，通过烟道将废气排到室外，运行时，烟气通过烟道被强制排到室外，但燃烧时所需的氧气仍取自室内。（3）平衡式热水器：较前三类实现了一个很大的飞跃，外壳是密封的，和外壳联成一体的烟道做成内外两层，烟道从墙壁通向室外，热水器运行时需要的氧气从室外通过烟道的外层供应，燃烧后产生的烟气从烟道的内层排到室外，所以它对室内空气既不消耗，也不污染。但安装这样的热水器需要像装空调一样预留通道。 2、优点：加热快、出水量大、温度稳定，结水垢少，而且占地小，不受水量控制。 3、缺点：使用过程中会因燃烧不充分而排出有毒气体，造成安全事故；起动水压高，有些住高层的用户，如不装增压泵就无法起动；安装不方便，要在墙上打洞，安排气扇等；不同的燃气，其燃烧器形状、喷嘴大小、燃气通道截面积都不一样。 （二）电热水器 1、目前国内市场上的电热水器主要是储水式热水器。分为封闭式和敞开式两种。使用储水式电热水器干净卫生，不必分室安装，不产生有害气体，而且可以方便地调温。敞开式热水器内胆不耐压，不能同时供应多处用水；封闭式电热水器内胆可耐压，能同时供应多处用水。 2、优点：能适应于任何天气变化，普通家庭可直接安装使用，长时间通电可以大流量供热水。目前市场上销售的电热水器多数还带有防触电装置。 3、缺点：体积庞大，占用室内空间大，易结水垢，对电能浪费大。最新型的电热水器内置了阳极镁棒除垢装置，解决了该产品容易结垢的问题。但阳极镁棒须两年更换一次，给保养带来了麻烦。 （三）太阳能热水器 1、目前，技术水平最高的太阳能热水器是真空集热管太阳能热水器。真空管里的水，利用热水上浮、冷水下沉的原理，吸收太阳热能后，通过温差循环，使储水箱内的水升温。 2、优点：安全、节能、环保、经济。尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式，使太阳能热水器能全年全天候使用。 3、缺点：安装复杂，如安装不当，会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌；维护较麻烦，因太阳能热水器安装在室外，多数在楼顶、房顶，因此相对于电热水器和燃气热水器比较难维护。 （四）空气源热水器 空气源热水器是继燃气热水器、电热水器和太阳能热水器的新一代热水装置，是综合电热水器和太阳能热水器优点的安全节能环保型热水器，可一年三百六十五天全天候运转，制造相同的热水量，使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，太阳热水器的1/2。
染料敏化太阳能电池的结构与工作原理 染料敏化太阳能电池主要由表面吸附了染料敏化剂的半导体电极、电解质、Pt 对电极组成，其 结构如图1-1。 图1-1 染料敏化太阳能电池结构图 当有入射光时，染料敏化剂首先被激发，处于激发态的染料敏化剂将电子注入半导体的导带。氧化态的染料敏化剂被中继电解质所还原，中继分子扩散至对电极充电。这样，开路时两极产生光 电势，经负载闭路则在外电路产生相应的光电流（图1-2）。 图1-2 染料敏化太阳能电池工作原理图 通过超快光谱实验可得出染料敏化太阳能电池各个反应步骤速率常数的数量级[12]： ①染料(S)受光激发由基态跃迁到激发态（S*）： S + hυ→S* ②激发态染料分子将电子注入到半导体的导带中： S* →S+ + e-(CB)，k inj = 1010~1012s-1 ③I-离子还原氧化态染料可以使染料再生： 3I- + 2S+ →I3 - + 2S，k3 = 108s-1 ④导带中的电子与氧化态染料之间的复合：
S+ + e-(CB) →S，k b = 106s-1 ⑤导带中的电子在纳米晶网络中传输到后接触面(back contact ，BC)后而流入到外电 路中： e-(CB) →e-(BC)，k5 = 103~100s-1 ⑥纳米晶膜中传输的电子与进入TiO2 膜的孔中的I3 -离子复合： I3 - + 2e-(CB) →3I-，J0 = 10-11~10-9A cm-2 ⑦I3 -离子扩散到对电极上得到电子使I-离子再生： I3 - + 2e-(CE) →3I-，J0 = 10-2~10-1A cm-2 激发态的寿命越长，越有利于电子的注入，而激发态的寿命越短，激发态分子有可能来不及将 电子注入到半导体的导带中就已经通过非辐射衰减而返回到基态。②、④两步为决定电子注入效率 的关键步骤。电子注入速率常数（k inj）与逆反应速率常数（k b）之比越大（一般大于三个数量级）， 电子复合的机会越小，电子注入的效率就越高。I-离子还原氧化态染料可以使染料再生，从而使染料 不断地将电子注入到二氧化钛的导带中。步骤⑥是造成电流损失的一个主要原因，因此电子在纳米 晶网络中的传输速度(k5)越大，电子与I3 -离子复合的交换电流密度(J0)越小，电流损失就越小。步骤 ③生成的I3 -离子扩散到对电极上得到电子变成离子I-(步骤⑦)，从而使I-离子再生并完成电流循环。 DSC的结构组成：主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为DSC的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质，最常用的是I3/I-。 DSC工作原理如下图所示： ⑴染料分子受太阳光照射后由基态跃迁至激发态； ⑵处于激发态的染料分子将电子注入到半导体的导带中； ⑶电子扩散至导电基底，后流入外电路中； ⑷处于氧化态的染料被还原态的电解质还原再生； ⑸氧化态的电解质在对电极接受电子后被还原，从而完成一个循环； ⑹和⑺分别为注入到TiO2 导带中的电子和氧化态染料间的复合及导带上的电子和氧化态的电解质间的复合
闪电家修专业上门维修热水器师傅告诉你，热水器在家居生活中起到不可或缺的作用，几乎每天都得使用到。热水器有电热水器和燃气热水器这两种，很多人会问那到底这两种热水器哪种更好呢？今天快益修专业热水器维修师傅就从6个角度为大家全面分析，看完可别再选错了。 1.热水量 一般4人用燃气热水器用8升规格，用电热水器得用60升规格的。拿两者相比的话，8升的燃气热水器每分钟能够持续的产生8升热水，用水量不会有限制。而电热水器则需要间隔半小时加热一罐水，也就是用完一罐就得等半个小时。 2.恒温性 燃气在这方面会比较有优势，其属于快速加热型，只要在洗澡前调好自己想要的温度，那以后出来的水便会一直是多少度的。而电热水器属于容积式，刚开始加热一罐水后，温度会较高，需要用冷水江热水顶出，还得兑一部分的冷水。刚开始水的温度会
很热，当后面便会逐渐降低，所以在使用时就得不停地去调整冷热水的比例，会比较麻烦。 3.比价格 燃气热水器价格一般在800块以上，加上安装费就在1000块以上，也有贵的价格接近2000块。而电热水器一般价格在1 000块左右，加上安装费最多也就1500块，所以电热水器会比燃气热水器稍微便宜点。 4.电费 如果按照200L的水来算的话，电热水器完全加热的话，需要4.8块，而燃气热水器需要3.6块。因为电热水器是直接用电加热的，所以耗电量会比较大；而燃气热水器时燃烧液化气、天然气的，所以耗电量会比较小，电费也比电热水器少。 5.比寿命 一般的燃气热水器如果质量不错的话，可以使用6年以上；而电热水器因为结垢严重，一般能够使用4年左右。
6.安全性 燃气热水器在使用时会排除二氧化碳和一氧化碳，正常通风状态下使用的话，一氧化碳会很少，但如果使用时，门窗都是紧闭的话，那产生的一氧化碳便会增多，很容易会引起中毒事件的，所以使用燃气热水器时要注意通风。 电热水器使用时不会产生废弃，比燃气热水器会安全很多，但也要注意漏电情况。虽然电热水器会有漏电装置，但这几年因为电热水器漏电而发生的事故也不好。所以，大家使用时都要注意。 通过上述的分析，小编个人觉得两款热水器其实都各有各的优缺点，如果确实要小编给意见的话，建议大家还是根据自身的要求来选择的。不管怎样，我们在使用时都要多加小心，平时可以多了解下使用热水器该注意的事项，尽量避免事故的发生。 快益修以家电、家居生活为主营业务方向，提供小家电、热水器、空调、燃气灶、油烟机、冰箱、洗衣机、电视、开
染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池，其主要优势是：原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。自从1991年瑞士洛桑高工（EPFL）M. Grtzel教授领导的研究小组在该技术上去的突破以来，欧、美、日等发达国家投 染料敏化太阳能电池的研究历史可以追溯到19世纪早期的照相术。1837年，Daguerre制出了世界上第一张照片。两年后，Fox Talbot将卤化银用于照片制作，但是由于卤化银的禁带宽度较大，无法响应长波可见光，所以相片质量并没有得到很大的提高。1883年，德国光电化学专家Vogel 发现有机染料能使卤化银乳状液对更长的波长敏感，这是对染料敏化效应的最早报导。使用有机染料分子可以扩展卤化银照相软片对可见光的响应范围到红光甚至红外波段，这使得“全色”宽谱黑白胶片乃至现在的彩色胶片成为可能。1887年，Moser将这种染料敏化效应用到卤化银电极上，从而将染料敏化的概念从照相术领域延伸到光电化学领域。1964年，Namba 和Hishiki发现同一种染料对照相术和光电化学都很有效。这是染料敏化领域的重要事件，只是当时不能确定其机理，即不确定敏化到底是通过电子的转移还是通过能量的转移来实现的。直到20世纪60年代，德国的Tributsch发现了染料吸附在半导体上并在一定条件下产生电流的机理，才使人们认识到光照下电子从染料的基态跃迁到激发态后继而注入半导体的导带的光电子转移是造成上述现象的根本原因。这为光电化学电池的研究奠定了基础。但是由于当时的光电化学电池采用的是致密半导体膜，染料只能在膜的表面单层吸附，而单层染料只能吸收很少的太阳光，多层染料又阻碍了电子的传输，因此光电转换效率很低，达不到应用水平。后来人们制备了分散的颗粒或表面积很大的电极来增加染料的吸附量，但一直没有取得非常理想的效果。1988年，Grätzel小组用基于Ru的染料敏化粗糙因子为200的多晶二氧化钛薄膜，用Br2/Br-氧化还原电对制备了太阳能电池，在单色光下取得了12 %的转化效率，这在当时是最好的结果了。直到1991年，Grätzel在O’Regan的启发下，应用了O’Regan制备的比表面积很大的纳米TiO2颗粒，使电池的效率一举达到7.1 %，取得了染料敏化太阳能电池领域的重大突破。应当说，纳米技术促进了染料敏化 结构组成 主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为DSC的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间
全方位认识空气能热水器的优缺点 【品牌网】这种新型热水器由类似空调器室外机的热泵主机和大容量承压保温水箱组成，安装不受建筑物或楼层限制，使用不受气候条件限制，既可用作家庭的热水供应中心，也能为单位集体集中供热水，由于使用环境各方面新型专利技术，该产品不仅安全舒适，而且环保节能，实际使用费仅分别相当于电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，将150升水箱中的水加热到65℃，春秋季节需要消耗2度电，如果采用低谷电价只需要0.6元钱，这箱贮存的热水足够一家3-5口生活热水之用；如果采用一个水龙头放水洗澡，该热水器可以源源不断供应热水。经验丰富的用户可以将热水温度设定在45℃，热水器运行将更加省能！ 空气能是一种广泛存在、平等给予和可自由利用的低品位能源，利用热泵循环提高其能源品位后用于加热生活热水，由于使用一份电能可吸收3份空气能,从而供应4份热能加热热水系统,因而是一项极具开发和应用潜力的节能、环保新技术，极具实用价值。此外，空气能热泵热水器从根本上消除了电热水器漏电、干烧以及燃气热水器工作时产生有害气体等安全隐患，克服了太阳能热水器阴雨天不能工作等缺点，具有高效节能、安全环保、全天候运行、使用方便等诸多优点，符合我国能源、社会、环境可持续发展的战略方针，因而必将成为我国最具竞争力的新一代热水器产品，为广大城乡居民提供安全、便利、廉价的卫生热水，提高他们的生活品质，造福于民众。 一、空气(热泵)热水器工作原理如何? 通过压缩机系统运转工作,吸收空气中热量制造热水。具体过程是：压缩机将冷媒压缩，压缩后温度升高的冷媒，经过水箱中的冷凝器制造热水。热交换后的冷媒回到压缩机进行下一循环。在这一过程中，空气热量通过蒸发器被吸收导入水中，产生热水。这样的通过压缩机空气制热的新一代热水器，即是空气(热泵)热水器。空气(热泵)热水器正是这样的产品。空气(热泵)热水器的工作原理即是如此。 二、空气(热泵)热水器有什么优点？ “安全+省钱+舒服+环保”： 1、安全：不用燃气，不会产生任何废气，更不会出现“煤气中毒”；不用电加热棒加热，不会有漏电危险，呵护家人健康安全。 空气能 2、省钱：COP值超过3以上，能效比高，绝对省电、省钱。可节省2/3~3/4的电费支出，或节省1/2~2/3的燃气费支出及太阳能热水器的辅助加热费用。 3、舒适：专利技术-过流式间接加热，全自动定温有压供水，在使用热水时绝不会忽冷忽热，热水有压力，舒适感好。全天候、全年候供水，弥补了太阳能热水系统阴雨天、晚间、无阳光、上冻时无热水可用的尴尬。 4、环保：空气(热泵)热水器排出的冷风，有利于降低室温。 三、空气(热泵)热水器为何省电？ 与燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电热水器相比，热泵热水器是热效率最高的热水器。 燃油锅炉效率65%—75%、电热水器的效率70%—80%、热泵效率300%—500%。 由于热泵热水器高达300%—500%的热效率，使得制备热水的成本及其低廉，自然就会省电。其他热泵产品也同样省电，只不过差异在省多少。 四、空气(热泵)热水器有其他功能吗？ 空气(热泵)热水器集供热水、取暖、除湿、降温、空气滤净等各项功能为一体： 全年候不管阴晴雨雪，全天候24小时不间断连续自动提供热水； 高效除湿，每天24小时最大除湿量6~8公斤，梅雨及阴雨天气效果明显；
天然染料敏化TiO2太阳能电池的制备及光电性能测试 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是最近发展起来的，优点在于其廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到20年以上。但是TiO2的禁带宽度为3.2eV，只能吸收波长小于375nm的紫外光，为了使其吸收红移至可见光区，增大对全光谱范围的响应，1991年，瑞士洛桑高等工业学院(EPFL) Gratzel研究小组开发了染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cell，简称DSSC)，它是由吸附染料光敏化剂（过渡金属钌的有机化合物染料）的纳米二氧化钛(TiO2)多孔薄膜制成的新型光化学电池。其光电转换效率达7.1%。1993年，他再次报道了光电转换效率达10%的TiO2染料电池，1998年，该研究组进一步研制出全固态DSSC，使用固体有机空穴传输代替液体电解质，单色光光电转化效率达到33%，从而引起了全世界的科学家对染料敏化太阳能电池的关注。近年来，染料敏化太阳能电池的研究主要集中在阳极材料的改性、染料的改进、电解质的研究、以及阴极对染料敏化太阳能电池的影响等。本实验主要研究不同的染料敏化剂和不同的敏化方法对TiO2太阳能电池光电转换效应的影响。 【实验目的】 (1)了解染料敏化纳米TiO2太阳能电池的工作原理及性能特点。 (2)掌握合成纳米TiO2溶胶的方法、染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法以及电池的组装方法。 (3)掌握评价染料敏化太阳能电池性能的方法。 【实验原理】 一、DSSC结构和工作原理 DSSC结构：染料敏化太阳能电池的结构是一种“三明治”结构, 如图1所示，主要由以下几个部分组成: 导电玻璃、染料光敏化剂、多孔结构的TiO2半导体纳米晶薄膜、电解质和铂电极。其中吸附了染料的半导体纳米晶薄膜称为光阳极，铂电极叫做对电极或光阴极。 DSSC电池的工作原理：电池中的TiO2禁带宽度为3.2 eV，只能吸收紫外区域的太阳光，可见光不能将它激发，于是在TiO2膜表面覆盖一层染料光敏剂来吸收更宽的可见光，当太阳光照射在染料上，染料分子中的电子受激发跃迁至激发态，由于激发态不稳定，并且染料与TiO2薄膜接触，电子于是注入到TiO2导带中，此时染料分子自身变为氧化态。注入到TiO2导带中的电子进入导带底，最终通过外电路流向对电极，形成光电流。处于氧化态的染料分子在阳极被电解质溶液中的I-还原为基态，电解质中的I3-被从阴极进入的电子还原成I-，这样就完成一个光电化学反应循环。但是反应过程中，若电解质溶液中的I-在光阳极上被TiO2导带中的电子还原，则外电路中的电子将减少，这就是类似硅电池中的“暗电流”。整个反应过程可用如下表示: (l) 染料D受激发由基态跃迁到激发态D*： D + hv→ D* (2) 激发态染料分子将电子注入到半导体导带中：D*→ D+ + e- (3) I-还原氧化态染料分子：3I- + 2D+→ I3- + 2D (4) I3-扩散到对电极上得到电子使I-再生：I3- +2e- → 3I- (5) 氧化态染料与导带中的电子复合：D+ + e- → D (6) 半导体多孔膜中的电子与进入多孔膜中I3-复合：I3- +2e-→ 3I- 其中，反应(5)的反应速率越小，电子复合的机会越小，电子注入的效率就越高；反应(6)是造成电流损失的主要原因。 光阳极 目前，DSSC常用的光阳极是纳米TiO2。TiO2是一种价格便宜，应用广泛，无污染，稳定且抗腐蚀性能良好的半导体材料。TiO2有锐钛矿型(Anatase)和金红石型(Rutile)两种不同晶型，其中锐钛矿型的TiO2带隙(3.2eV)略大于金红石型的能带隙(3.l eV)，且比表面积略大于金红石，对染料的吸附能力较好，因而光
[产品]空气源热泵热水器的优缺点(2009-08-23 15:51:36) 标签：杂谈分类：产品纵览一、空气源热泵热水器的原理和发展史 追溯其渊源，空气能热水器应该算是个舶来品。空气源热泵技术1924年就已在国外发明。然而在很长的 一段时间里并没有被人类充分地认识和运用。直到20世 纪60年代，世界能源危机爆发以后才受到充分的重视，所以此后世界各国纷纷加大了研发力度，进一步推广了热泵技术，使得目前热泵技术已经比较广泛地使用。20世纪70年代初期，由于"能源危机"的出现，热泵又以其回收低温废热，节约能源的特点，在产品经过改进后，更受到了人们的青睐。比如美国，热泵的产量从1971年的8.2万套/年猛增至1976年的30万套/年，1977年再次跃升为50万套/年，而此时日本后来居上，年产量更超过50万套。目前热泵市场每年都在成倍增长，发展势头相当迅猛。在欧美大多数发达国家，如澳大利亚、英国、法国、北欧及南欧的一些国家，热泵产品已经进入了大多数家庭，而在我国的毗邻国家如新加坡、马来西亚等也是热泵热水器使用比较普遍的国家。 相对来说，空气源热泵热水器在我国起步则比较晚，国内厂商关注该产品也是近几年的事情。由于前期在产品的导入时，市场培育不够，因而无论是从技术还是从产品上来看均还处在初级发展阶段。而这两年来，在各方面能源紧缺的情况下，空气源热泵热水器逐渐被广大厂商重视起来，尤其是近两年来有了比较大的增长，单就生产企业也由屈指可数的几家突飞猛进爆涨到目前的几十家甚至近百家。而稍微有点规模叫得出名字的却为数不多：广东有五星太阳能、确正、绩高、豪瓦特、长安科阳、中科科凌、长菱、联达华日、信利达、风弛，广西有华特，浙江有JNK锦江、真心、金正，福建有酷博；上海有沃姆，江苏有天舒、华电、奥罗拉、华扬、光芒、永春，山东有贝尔、龙普，北京有清华索兰等等。还有一些手工作坊或者纯粹靠贴牌组装而卖产品的则更加不在少数。而04年进入的数家空调企业更加壮大了这一队伍的规模。 总体来说，就目前而言，国外的空气源热泵热水器市场已经相当成熟，在发达国家使用的比例有的高达70%，比如在新加坡、欧美的一些国家等。就是在中国的香港和台湾地区也有将近50%的推广使用力度。只是受国内消费和经济发展规律的影响，空气源热泵热水器也是在近4年才被引进并在小范围内推广使用，而且是集中在经济发达的两个三角洲地区。据市场的统计数据来看，虽然该产品在国内上市只有短短几年时间，但是增长的速度却非常快。2002年时，它的销售额还不到1000万元，但是到2003年，它已达到了3000万元，2004年则达到8000万到1个亿。按照预算估计，2005年，热泵产值会超过三个亿。可以说，就象前几年互联网接入时的发展速度一样，整个行业销售增长率将以几何基数增长，市场空间十分巨大。 在自然界中，水总由高处流向低处，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温传递到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。
空气能热水器的优缺点 一、四种热水器的优缺点介绍 (一)燃气热水器 1、燃气热水器使用的能源是可燃气体，按其形式分为直排式、烟道式、强排式和平衡式。 (1) 直排式热水器:燃烧时所需要的氧气取自室内，燃烧后产生的烟气也排放在室内。因易造成人身伤害事故，已被禁止生产。 (2) 烟道式热水器:在直排式的基础上加装了排气管道，燃烧时所需要的氧气取自室内，燃烧所产生的烟气通过烟道排向室外。这种热水器安装时必须安装烟道，使用时要注意烟道排气通畅，防止倒灌。强排式热水器:在烟道式的基础上增加了一个排烟气马达，通过烟道将废气排到室外，运行时，烟气通过烟道被强制排到室外，但燃烧时所需的氧气仍取自室内。 (3)平衡式热水器:较前三类实现了一个很大的飞跃，外壳是密封的，和外壳联成一体的烟道做成内外两层，烟道从墙壁通向室外，热水器运行时需要的氧气从室外通过烟道的外层供应，燃烧后产生的烟气从烟道的内层排到室外，所以它对室内空气既不消耗，也不污染。但安装这样的热水器需要像装空调一样预留通道。 2、优点:加热快、出水量大、温度稳定，结水垢少，而且占地小，不受水量控制。 3、缺点:使用过程中会因燃烧不充分而排出有毒气体，造成安全事故;起动水压高，有些住高层的用户，如不装增压泵就无法起动;安装不方便，要在墙上打洞，安排气扇等;不同的燃气，其燃烧器形状、喷嘴大小、燃气通道截面积都不一样。 (二)电热水器
1、目前国内市场上的电热水器主要是储水式热水器。分为封闭式和敞开式两种。使用储水式电热水器干净卫生，不必分室安装，不产生有害气体，而且可以方便地调温。敞开式热水器内胆不耐压，不能同时供应多处用水;封闭式电热水器内胆可耐压，能同时供应多处用水。 2、优点:能适应于任何天气变化，普通家庭可直接安装使用，长时间通电可 以大流量供热水。目前市场上销售的电热水器多数还带有防触电装置。 3、缺点:体积庞大，占用室内空间大，易结水垢，对电能浪费大。最新型的电热水器内置了阳极镁棒除垢装置，解决了该产品容易结垢的问题。但阳极镁棒须两年更换一次，给保养带来了麻烦。 (三)太阳能热水器 1、目前，技术水平最高的太阳能热水器是真空集热管太阳能热水器。真空管 里的水，利用热水上浮、冷水下沉的原理，吸收太阳热能后，通过温差循环，使储水箱内的水升温。 2、优点:安全、节能、环保、经济。尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式，使太阳能热水器能全年全天候使用。 3、缺点:安装复杂，如安装不当，会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌;维护较麻烦，因太阳能热水器安装在室外，多数在楼顶、房顶，因此相对于电热水器和燃气热水器比较难维护。 (四)空气源热水器 空气源热水器是继燃气热水器、电热水器和太阳能热水器的新一代热水装置，是综合电热水器和太阳能热水器优点的安全节能环保型热水器，可一年三百六十五天全天候运转，制造相同的热水量，使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，太阳热水器的1/2。
染料敏化太阳能电池 摘要：与硅基太阳能电池相比，染料敏化太阳能电池（DSSC）具有成本低、制备工艺简单、理论光电转化效率高、制备过程无毒无污染等优点，因而迅速成为该领域的研究热点，目前染料敏化太阳能电池的最高转化效率已达到12%以上，被认为是实现下一代光伏器件大规模利用的主要候选者，是极具研发潜力的太阳能电池之一。 关键词：太阳能电池，染料敏化，光阳极 前言 染料敏化太阳能电池被人们称为神奇的人造树叶，因此以天然植物色素作为光敏剂的太阳能电池一直都被各国所关注。染料敏化太阳能电池是1991年由瑞士科学家O’Regan与Gr?ztel首先发明的，并发表在Nature上，其报道了光电转化效率达7.1%的染料敏化太阳能电池。染料敏化太阳能电池具有原材料丰富、成本低、制作工艺简单及生产过程都是无毒无害等优点，成为最有发展前景的太阳能电池之一。染料敏化剂是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，它通过吸收太阳光将基态的电子激发到激发态中产生光电子，然后再注入半导体的导带上。因此，染料敏化剂的好坏对染料敏化太阳能电池的光电性能起着决定性的作用。目前，已开发的染料敏化剂主要有金属配合物染料和纯有机染料。染料敏化太阳能电池是仿照光合作用原理研制出来的，因此天然染料作为纯有机染料的一部分，从染料敏化太阳能电池研究初期就引起各国专家的注意。1997年，Gr?ztel从黑莓中提取天然染料作为敏化剂敏化太阳能电池，得到的光电转化效率为0.56%。为了提高天然染料敏化太阳能电池的光电转化效率，研究者们在天然染料分子的基础上进行了改性，经过不断努力，Hara等合成了光电转化效率7.6%由香豆素衍生染料敏化太阳能电池，使天然染料敏化太阳能电池的光电性能得到了很大提高，更增加了人们研究天然染料的信心。天然染料原材料丰富分布广泛种类繁多，可以直接从天然的植物中提取，制备过程简单无污染，大大降低了染料敏化太阳能电池的生产成本[1]。 一、染料敏化太阳能电池（DSSC）的结构与原理 DSSC的基本结构如图1所示，主要包括：TCO透明导电玻璃（光阳极）、TiO2纳米晶粒薄膜、光敏染料、电解液以及对电极。当太阳光照射在染料敏化太阳能电池上，染料分子中基态电子被激发，激发态染料分子将电子注入到纳米多孔半导体的导带中，注入到导带中的电子迅速富集到导电玻璃面上，传向外电路，并最终回到对电极上。而由于染料的氧化还原电位高于氧化还原电解质电对的电
染料敏化太阳能电池实验报告(共9篇) 染料敏化太阳能电池实验 天然染料敏化TiO2太阳能电池的制备及光电性能测试姓名：蓝永琛班级：新能源材料与器件学号：20112500041 一、实验目的 1. 了解染料敏化纳米TiO2太阳能电池的工作原理及性能特点。 2. 掌握合成纳米TiO2溶胶的方法、染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法 以及电池的组装方法。 3. 掌握评价染料敏化太阳能电池性能的方法。 二、实验原理 略 三、仪器与试剂 一、仪器设备 可控强度调光仪、紫外-可见分光光度计、超声波清洗器、恒温水浴槽、多功能万用表、电动搅拌器、马弗炉、红外线灯、研钵、三室电解池、铂片电极、饱和甘汞电极、石英比色皿、导电玻璃、镀铂导电玻璃、锡纸、生料带、三口烧瓶（500mL）、分液漏斗、布氏漏斗、抽虑瓶、容量瓶、烧杯、镊子等。 二、试剂材料 钛酸四丁酯、异丙醇、硝酸、无水乙醇、乙二醇、乙腈、碘、碘化钾、TBP、丙酮、石油醚、绿色叶片、红色花瓣、去离子水
四、实验步骤 一、TiO2溶胶制备 目前合成纳米TiO2的方法有多种，如溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、电化 学沉积法等。本实验采用溶胶-凝胶法。 （1）在500mL的三口烧瓶中加入1：100（体积比）的硝酸溶液约100mL，将三口烧瓶置于60-70oC的恒温水浴中恒温。 （2）在无水环境中，将5mL钛酸丁酯加入含有2mL异丙醇的分液漏斗中，将混合液充分震荡后缓慢滴入（约1滴/秒）上述三口烧瓶中的硝酸溶液中，并不断搅拌，直至获得透明的TiO2溶胶。 二、TiO2电极制备 取4片ITO导电玻璃经无水乙醇、去离子水冲洗、干燥，分别将其插入溶胶中浸泡提拉数次，直至形成均匀液膜。取出平置、自然晾干，再红外灯下烘干。最后在450oC下于马弗炉中煅烧30min 得到锐态矿型TiO2修饰电极。可用XRD粉 末衍射仪测定TiO2晶型结构。 三、染料敏化剂的制备和表征 (1) 叶绿素的提取 采集新鲜绿色幼叶，洗净晾干，去主脉，称取5g剪碎放入研钵，加入少量石油醚充分研磨，然后转入烧杯，再加入约20mL石油醚，超声提取15min后过滤，弃去滤液。将滤渣自然风干后转入研钵中，再以同样的方法用20mL丙酮提取，过滤后收集滤液，即得到