染料敏化太阳能电池中酞菁光敏剂的固定基团的研究进展

染料敏化太阳能电池的进展综述王若瑜（北京清华大学化学系100084 ）【摘要】由于染料敏化太阳能电池具有优良的稳固性和高转换效率，它具有极大的应用前景。

本文就染料敏化太阳能电池的原理、齐电池组成结构的优化等，对国内外学者的研究工作做以综述评论。

【关键词】太阳能染料敏化电极TiO?薄膜在能源危机日趋加深的今天，由于化石能源的不可再生：氢能利用中的储氢材料问题仍然没有解决：风能、核能利用难以大而积推行；太阳能作为另一种可再生淸洁能源足以引发人们的重视。

利用太阳能，已是各相关学科一个很重要的方向。

1991年之前，人们对太阳能的利用停留在利用半导体硅材料太阳能电池【1】上，这种太阳能电池虽然已经达到了超过15%的转化效率，可是它的光电转化机理要求材料达到髙纯度且无晶体缺点，再加上硅的生产价钱居高，这种电池在生产应用上碰到了阻力。

1991年，瑞士的GFtzcl教授小组做出了染料敏化太阳能电池【2】，他们的电池基于光合作用原理，以拔酸联毗唳钉配合物为敏化染料，以二氧化钛纳米薄膜为电极，利用二氧化钛材料的宽禁带特点，使得吸收太阳光激发电子的区域和传递电荷的区域分开，从而取得了％的髙光电转换效率【3】，这种电池目前达到最高的转换效率是% （6L由于这种电池工艺简单，本钱低廉（约为硅电池的1/5-1/10） [4],而且可选用柔质基材而使得应用范用更广，最重要的是，它具有稳固的性质，有髙光电转换效率，这无疑给太阳能电池的进展带来了庞大的变革【9】。

正因为染料敏化电池的上述长处，许多学者就它的机理、各个组成部份的优化等相关内容作了一系列实验，这篇论文将就这些方面做以综述简介，并加以分析和评论。

2, 染料敏化太阳能电池工作原理染料敏化太阳能电池的选材TiO?材料具有稳固的性质，且廉价易想，是理想的工业材料。

由于它的禁带宽度是，超过了可见光的能量范围（~）,所以需要用光敏材料对其进行修饰。

其中的染料敏化剂指多由钉（Ri「）和娥（Os）等过渡金属与多联毗咙形成的配合物；实验证明，只有吸附在TiO? 表面的单层染料分子才有有效的敏化作用【3】，所以人们往往采用多孔纳米TiO?薄膜，利用其大的比表而积吸附更多染料分子，利用太阳光在粗糙表面内的多次反射从而被染料分子反复吸收提高电池效率：电解质随染料的不同而有不同的选择，总的来讲，以含1% -离子对的固态或液态电解质为主。

染料敏化太阳能电池行业的发展染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池，它采用了全新的技术和原理，具有很高的发电效率和实用性。

随着环保意识的提高和新能源的逐渐普及，染料敏化太阳能电池行业的发展前景非常广阔。

本文将从这个角度出发，深入探讨染料敏化太阳能电池的技术原理、应用领域和未来发展方向等问题。

一、技术原理染料敏化太阳能电池是一种类似于传统晶体硅太阳能电池的装置，但它与传统太阳能电池不同的是采用了一种全新的电池材料——染料。

染料敏化太阳能电池的工作原理是利用染料分子吸收太阳能中的光子，将其转化成电子和空穴。

染料分子吸收光子后，电子从染料分子的价带跃迁到染料分子的导带中，同时留下一个具有正电荷的空穴。

在电池的两个电极（正极和负极）之间，这些电子和空穴被分别收集，构成电荷传输路线。

通过连接一定的电路，这些电子和空穴就可以被引导到获得电能的装置中，发挥最终功效。

二、应用领域染料敏化太阳能电池具有很高的发电效率和稳定性，它的应用领域非常广泛。

目前主要应用于以下几个方面：1.户外光伏产品——染料敏化太阳能电池可以制成柔性太阳能板，这种太阳能板可以贴在各种户外设备上，如行车记录仪、充电宝、户外摄像机、自行车等。

在户外野外等没有电源的环境下，可以利用它来为这些装备提供电源，十分便捷。

2.建筑光伏应用——染料敏化太阳能电池可以在建筑的门面、窗户、墙壁、屋顶等处应用，可以减少对建筑外观的破坏，美化建筑外观，同时还可以为建筑提供持续的电力，节省能源成本，使得建筑更加环保。

3.光伏无人机应用——染料敏化太阳能电池的重量轻、成本低，非常适合应用于无人机光伏电池上。

通过利用它提供的太阳能电能，无人机可以飞行更长时间，飞行高度也更高。

同时，它不会对固定翼强制要求的结构大小和重量带来影3.智能家居应用——染料敏化太阳能电池可以应用于各种家用电器、电子设备中，使得这些设备在电网停电或人为故意停电的情况下，仍然可以继续工作。

在智能家居领域，染料敏化太阳能电池的应用前景非常广泛。

酞菁染料发色基团
酞菁染料为一类深色化合物，结构与卟啉环（或卟啉络物，porphyrin）类似，是由四个吡咯核组成而具有卟啉环结构的染料。

分子结构是由四个异吲哚核组成的封闭十六员环环上，氮、碳交替相连接，形成一个有十六个n电子的环状轮烯发色体系。

依分子轨道理论，具有这种结构的共轭体系是很稳定的。

酞菁染料常用于颜料制备，可用于染色纺织品、涂料、墨水等。

此外，它们还可用于激光打印、光敏纸和复印纸等，作为光敏材料的理想选择。

在光伏领域，酞菁染料也有很大的应用潜力，它们可以作为染料敏化太阳能电池中的光吸收剂，将太阳能转化为电能。

某些酞菁染料还可以作为有机电致发光材料，用于制备有机发光二极管（OLED），在显示器和照明设备中有广泛的应用。

总的来说，酞菁染料的发色基团是其分子结构中的一部分，这种特殊的结构使得酞菁染料具有优异的耐热、耐光、耐气候性能，以及鲜艳的颜色和强的着色力。

以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业人士。

染料敏化太阳能电池的研究与应用染料敏化太阳能电池，又称为Grätzel电池，是一种新型的太阳能电池，它采用了新型的敏化物质，能够将太阳能转化成电能，并且具有透明、柔性、低成本等优点。

近年来，染料敏化太阳能电池在绿色能源领域受到了广泛关注和研究。

本文将从染料敏化太阳能电池的原理、研究进展和应用前景三个方面进行探讨。

一、染料敏化太阳能电池的原理染料敏化太阳能电池是一种基于光电化学原理的能量转化装置。

它将太阳辐射吸收并转化为电能，使之成为一种更加可用的能源形式。

该电池的基本结构由透明导电玻璃、染料敏化剂、电解质、对电极和光敏电极组成。

其中，染料敏化剂是关键的能量转化介质，其作用是：吸收太阳光，在激发状态下电子跃迁至导电材料上，从而形成电荷的分离和运输。

电解液则提供了离子的传输通道，以维持电荷平衡。

光敏电极和对电极分别接受电荷，建立电势差，形成电流。

并且，由于特殊的电极材料和导电液体，这种电池可以向两个方向输出电流，进而光伏效率得到提高。

二、染料敏化太阳能电池的研究进展染料敏化太阳能电池由于其结构简单、成本低廉、灵活透明等优点受到了广泛关注。

自1972年O'Regan和Grätzel教授首次提出Grätzel电池后，研究者们对它的改进和优化不断进行，目前已经取得了较为丰富的研究成果：1、液态电解质Grätzel电池。

1985年，Tennakone等人利用溶于有机溶剂中的银离子/亚铁氰酸盐作为电解质，制备出稳定的液态Grätzel电池。

分别于对电极和光敏电极上采用铂和钾硝酸，其效率可达到5.2%。

2、固态电解质Grätzel电池。

为了克服液态电解质Grätzel电池中电解液泄漏的问题，研究者们又发展出了固态电解质Grätzel电池。

2000年，Zakeeruddin等人在TiO2纳米晶膜上涂覆了含PbI2等离子体和2,2',7,7'-四-(甲基丙烯酸乙酯)氧合物作为电解质的Grätzel电池，其效率高达7.2%。

染料敏化太阳能电池的研究与发展现状染料敏化太阳能电池（DSSC）是一种新型的太阳能转换技术，具有低成本、高效率和环保的特点，因此受到了广泛的关注和研究。

在过去的几十年里，DSSC的研究和发展取得了一些重要的进展，但仍然面临着一些挑战和障碍。

本文将对DSSC的研究现状进行综述，并探讨其未来的发展方向和前景。

首先，我们来看一下DSSC的基本原理和结构。

DSSC是一种以染料为光敏剂的太阳能电池，其工作原理类似于光合作用。

其基本结构包括纳米结构的二氧化钛（TiO2）电子传输层、染料敏化层、电解质和对电子传输的透明导电玻璃。

当阳光照射到DSSC上时，染料吸收光子并转化为电子-空穴对，电子被注入TiO2电子传输层，从而产生电流。

这种结构简单、制造成本低，因此受到了人们的青睐。

在DSSC的研究领域，染料的选择和设计是一个至关重要的方面。

传统的染料敏化太阳能电池所使用的染料主要是有机染料，但它们在光稳定性和光吸收范围方面存在着一些不足。

因此，近年来研究人员开始尝试使用无机染料和有机-无机杂化染料来提高DSSC的光电转换效率和稳定性。

同时，一些新型的染料敏化剂，如钙钛矿材料，也被引入到DSSC中，取得了较好的效果。

这些新型染料的研究为提高DSSC 的光电转换效率提供了新的途径。

除了染料的选择，DSSC的电解质也是一个关键的研究领域。

传统DSSC所使用的电解质是有机溶液，但它们在高温和长时间照射下会发生不稳定和蒸发的问题。

为了解决这一问题，研究人员开始尝试使用固态电解质来代替传统的有机溶液。

固态电解质不仅能够提高DSSC的稳定性，还可以减小DSSC的封装成本和提高其安全性。

因此，固态电解质被认为是DSSC未来发展的一个重要方向。

此外，DSSC的光电转换效率也是一个备受关注的问题。

目前，DSSC的光电转换效率已经超过了10%，但与硅基太阳能电池相比仍有一定差距。

为了进一步提高DSSC的光电转换效率，研究人员正在探索一些新的技术和方法，如表面修饰、光学结构优化和光伏材料的组合应用等。

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。

染料敏化太阳能电池的研究现状随着环境保护意识的增强和化石能源日益短缺，太阳能作为可再生、清洁的能源资源备受重视。

太阳能电池是太阳能应用的重要形式之一，其中染料敏化太阳能电池被认为是第三代太阳能电池的重要组成部分。

本文将对染料敏化太阳能电池的研究现状进行探讨，以期加深对这一领域的了解。

一、染料敏化太阳能电池的概念和原理染料敏化太阳能电池（DSSC）是一种基于液态电解质中的染料分子吸收太阳光子形成电荷对，经过染料敏化的半导体电极和电解质之间的电子传递和离子传输，最终在另一个半导体电极上得到电流输出的太阳能电池。

DSSC的主要部件包括有机染料、TiO2半导体电极、电解质和另一半导体电极。

有机染料稳定、可选性强、成本低廉，具有较高的光吸收率和光电转换效率，是DSSC的重要组成部分。

TiO2半导体电极结构独特，可以增强染料分子的光吸收效果和电子传输效率。

电解质主要负责在DSSC中充当电子和离子传输载体。

另一个半导体电极通过形成电荷输运通道将电子传递到外部电路中，产生电能输出。

二、DSSC的研究发展现状DSSC在被提出后，一系列的研究就开始展开。

迄今为止，DSSC的研究只能算是处于萌芽状态，离实用化还有较大的距离。

1. 染料分子的研究染料分子在DSSC中起到了至关重要的作用。

研究人员不断尝试优化染料分子的结构和性能，增强其在DSSC中的光吸收效果和光电转换效率。

同时，对于染料分子的稳定性、耐光性、光伏效率等性能也进行了深入探究。

2. TiO2半导体电极的研究作为DSSC中的关键组成部分之一，TiO2半导体电极也受到了广泛的研究。

研究者通过改变TiO2电极的结构、粒径、形貌和掺杂等手段，提高其在DSSC中的性能表现。

值得一提的是，许多研究也关注了TiO2电极与染料分子之间的相互作用，研究TiO2电极表面的结构和染料分子的吸附、还原和电子转移等过程。

3. 电解质的研究电解质在DSSC中具有极其重要的作用。

它不仅介导染料分子和TiO2电极之间的电子和离子传输，还直接影响着DSSC的性能表现。

染料敏化太阳能电池的性能提高研究染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池，可以将太阳能转化成电能，广泛应用于家庭、工业、农业等领域。

然而，由于其转化效率低、稳定性不足等问题，一直受到人们的关注与关注。

本文将重点探讨染料敏化太阳能电池的性能提高研究。

一、染料敏化太阳能电池的基本原理染料敏化太阳能电池是一种通过染料吸收太阳能转化为电能的电池。

其基本结构包括导电玻璃、染料敏化层、电解质和反电极四个部分。

导电玻璃与染料敏化层之间的界面是染料敏化太阳能电池的关键部分，其工作原理与光合作用类似，即染料敏化层中的染料吸收光子后将激发态电子传递到导电玻璃上，形成电荷分离，导致电流的产生。

二、染料敏化太阳能电池的性能瓶颈目前，染料敏化太阳能电池的转化效率仍然比较低，约为10%左右，而硅太阳能电池的转化效率可达到20%以上。

其主要原因是染料敏化层中的染料仅能吸收可见光，不能吸收红外和紫外光，因此能量的利用效率有限。

同时，染料敏化太阳能电池在使用过程中也存在稳定性差等问题，容易发生退色、老化等现象。

三、染料敏化太阳能电池的性能提高研究为了提高染料敏化太阳能电池的转化效率和稳定性，目前采取了多项措施。

1. 研究新的染料敏化剂选择吸收光谱范围更广的染料敏化剂是提高染料敏化太阳能电池转化效率的重要途径。

目前，许多研究者开展了基于新的染料敏化剂的研究工作。

例如，英国诺丁汉大学的研究团队利用一种新型染料敏化剂，使染料敏化太阳能电池的转化效率提高到了13.5%。

2. 设计新的染料敏化层除了研究新的染料敏化剂外，设计新的染料敏化层也是提高染料敏化太阳能电池转化效率的重要途径。

一种新的染料敏化层，称为钙钛矿染料敏化层，在提高染料敏化太阳能电池转化效率方面具有很大的潜力。

目前，许多研究人员已经开展了相关研究工作，将其应用于染料敏化太阳能电池中。

3. 加强电解质的稳定性在染料敏化太阳能电池中，电解质对电池的性能稳定性起着重要作用。

因此，加强电解质的稳定性是提高染料敏化太阳能电池稳定性的重要途径。

染料敏化太阳能电池的研究及发展前景分析随着对可再生能源的需求不断增加，太阳能电池作为一种高效、廉价、环保的新能源技术，受到越来越多的关注。

作为太阳能电池技术的一种，染料敏化太阳能电池因其具有高效率和低成本的特点，在目前的太阳能电池领域得到了广泛的应用和研究。

本文将从染料敏化太阳能电池的基本构建和优缺点分析入手，探讨其未来的发展前景。

一、染料敏化太阳能电池的基本构建染料敏化太阳能电池的基本构建主要由以下几部分组成：1. 电极：由透明导电的材料（如氧化锌等）制成，通过增加电极表面的微观纳米结构和粗糙度，能够增加电极表面的有效反射率，提高光电转化效率。

2. 染料层：将染料分子涂放在不透明或半透明电极表面，通过吸收光子的能量产生电子-空穴对，从而将太阳能转化为电能。

染料的选择和表面处理技术，可以有效促进电荷分离和传输效率的提高。

3. 电解质：电解液润湿染料层，并为电子提供传输介质。

传统染料敏化太阳能电池使用的是液态电解质，但随着材料技术的发展，固态电解质正在逐步取代传统液态电解质。

4. 反电极：由透明的电极材料（如锡氧化物）制成，电子沿着反电极通道流回阳极，形成一个电子传输的通道。

二、染料敏化太阳能电池的优缺点分析1. 优点：（1）高光电转换效率：染料敏化太阳能电池由于可以吸收太阳光的不同波长，可以获得更广泛的太阳能资源。

利用一些针对染料分子吸光光谱分析的研究，已经在实验中得到接近40%的光电转换效率。

（2）低成本：染料敏化太阳能电池的成本较低，製造过程中的成本也比较低廉。

并且，由于该种太阳能电池使用的是低成本材料，省去了高温的生产过程，使用寿命也相对较长。

（3）效率不受光照角度的影响：染料敏化太阳能电池对于光照角度较为宽容，因此不受日光的时间、地区、角度等条件的影响。

2. 缺点：（1）稳定性差：染料敏化太阳能电池的稳定性不如硅基太阳能电池。

（2）耐久性差：染料敏化太阳能电池的寿命较短，不足硅基太阳能电池的寿命长。

第一章染料敏化纳米晶太阳能电池的历史发展及研究现状1-2法国科学家Henri Becquerel于1839年首次观察到光电转化现象3，但是直到1954年第一个可实用性的半导体太阳能电池的问世，“将太阳能转化成电能”的想法才真正成为现实4。

在太阳能电池的最初发展阶段，所使用的材料一般是在可见区有一定吸收的窄带隙半导体材料，因此这种太阳能电池又称为半导体太阳能电池。

尽管宽带隙半导体本身捕获太阳光的能力非常差，但将适当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，也可以将太阳能转化为电能，这种电池就是染料敏化太阳能电池。

1991年，瑞士科学家Grätzel等人首次利用纳米技术将染料敏化太阳能电池中的转化效率提高到7%5。

从此，染料敏化纳米晶太阳能电池(即Grätzel电池)随之诞生并得以快速发展。

1.1 基本概念1.1.1大气质量数6对一个具体地理位置而言，太阳对地球表面的辐射取决于地球绕太阳的公转与自转、大气层的吸收与反射以及气象条件（阴、晴、雨）等。

距离太阳一个天文单位处，垂直辐射到单位面积上的辐照通量（未进入大气层前）为一常数，称之为太阳常数。

其值为1.338～1.418 kW·m-2，在太阳电池的计算中通常取1.353 kW·m-2。

太阳光穿过大气层到达地球表面，受到大气中各种成分的吸收，经过大气与云层的反射，最后以直射光和漫射光到达地球表面，平均能量约为1kW·m-2。

一旦光子进入大气层，它们就会由于水、二氧化碳、臭氧和其他物质的吸收和散射，使连续的光谱变成谱带。

因此太阳光光谱在不同波长处存在许多尖峰，特别是在红外区域内。

现在通过太阳模拟器，在室内就能够得到模拟太阳光进行试验。

在太阳辐射的光谱中，99%的能量集中在276～4960nm之间。

由于太阳入射角不同，穿过大气层的厚度随之变化，通常用大气质量（air mass，AM）来表示。

并规定，太阳光在大气层外垂直辐照时，大气质量为AM0，太阳入射光与地面的夹角为90º时大气质量为AM1。

中国染料敏化太阳能电池发展近年来，中国染料敏化太阳能电池在发展方面取得了令人瞩目的成就。

染料敏化太阳能电池是一种利用染料吸收太阳光产生电能的新型太阳能电池。

它具有制造工艺简单、成本低廉、灵活可塑等特点，因而备受瞩目。

以下将从中国染料敏化太阳能电池的发展历程、技术进展以及未来发展前景三个方面进行阐述。

首先，中国染料敏化太阳能电池的发展富有创新精神。

染料敏化太阳能电池的理论基础最早是在上世纪70年代提出的，但直到2024年才真正引起国际学术界的关注。

中国学者王健教授团队于1991年开始进行染料敏化太阳能电池研究，取得了一系列重要突破，将染料固态法应用于电池研究中。

在此基础上，中国科学院平顶山煤炭学院的杨益文教授团队于2004年成功制备出染料敏化太阳能电池的关键材料，纳米晶钛酸锌电子结构，为中国染料敏化太阳能电池研究打下了坚实的基础。

其次，中国染料敏化太阳能电池的技术进展迅猛。

中国的染料敏化太阳能电池研究重点主要集中在提高光电转化效率和稳定性上。

在光电转化效率方面，中国科学家不断改良染料分子的结构，使用新型电子传输材料和电解液，使电池在光电转化效率上取得了显著的提高。

例如，纳米晶染料敏化太阳能电池的光电转化效率已从最初的3%提高到目前的12%以上，显示出明显的进步。

在电池稳定性方面，中国科学家也做出了重要贡献。

由于染料敏化太阳能电池使用液态电解质，电池的稳定性一直是制约其商业化应用的重要问题。

中国科学院等科研机构的研究人员利用新型电解质和纳米材料改性等技术手段，大大提高了染料敏化太阳能电池的稳定性。

目前，染料敏化太阳能电池的稳定性已经达到了1000小时以上，使其在实际应用中更具可行性。

最后，中国染料敏化太阳能电池的未来发展前景广阔。

染料敏化太阳能电池具有制造工艺简单、成本低廉、灵活可塑等优势，有望成为替代传统硅基太阳能电池的重要选择。

与此同时，中国在染料敏化太阳能电池相关领域的科研实力和产业基础也在不断加强。

华南师范大学实验报告学生姓名:蓝中舜学号：20120010027专业：新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级：12新能源课程名称：化学电源实验实验项目：染料敏化太阳能电池实验类型：验证设计综合实验时间：2014年6月5日-9日实验指导老师：孙艳辉组员：吕俊郭金海余启鹏一、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: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。

染料敏化太阳能电池的研究进展陈 炜 孙晓丹 李恒德 翁 端(清华大学材料科学与工程系,北京100084)摘 要:综述了染料敏化太阳能电池的研究进展,总结了染料敏化太阳能电池关键材料:(1)染料(2)电极材料(3)电解质等的研究现状和发展趋势,指出了各自存在的问题,并提出了部分解决设想。

关键词:太阳能电池 染料敏化 纳米电极 固态电解质Recent Development of Research on Dye Sensitized Solar CellsCHEN Wei SUN Xiaodan LI Hengde WENG Duan (Department of Materials Science&Engineering,Tsinghua University,Beijing100084)Abstract:Recent dev elop ment o f research on dye sensitiz ed solar cells is reviewed in this p ap er.T he resear ch status and the p rospect of the key mater ials,including the dyes,electrode materials and electrolytes are sum mar iz ed.I n addition to the ex isting p r oblems o f these materials,some solvents are brought f or w ard in the p aper.Key words:solar cell,dye sensitized,nano electr ode,solid state electrolyte1 研究背景和历史自从1839年法国科学家Becquerel[1]发现光伏效应以来,光电化学研究已经经历了100多年的历史。

染料敏化太阳能电池研发现状与展望染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells，DSSCs）是一种新型的光电转换装置，具有低成本、高效率、可弯折等优点，因此在可再生能源领域备受研究者的关注。

本文将介绍染料敏化太阳能电池的基本原理、研发现状以及未来的展望。

首先，我们来了解一下染料敏化太阳能电池的基本原理。

DSSCs主要由电解质溶液、染料敏化剂、电极和反电极组成。

染料敏化剂被吸附在电极表面，并能够吸收可见光，并将光能转化为电能。

当染料被吸收光子时，它会发生电子跃迁，从而形成电荷对。

电解质溶液中的阳极会接收电子，而阴极则接收阳离子，形成电流。

因此，DSSCs将光能转化为电能的过程中，涉及光吸收、电荷分离和电荷传输等多个关键步骤。

目前，染料敏化太阳能电池的研发已经取得了一定的进展。

首先，关于染料敏化剂的研究已经取得了显著的成果。

研究者们通过合成不同结构的染料敏化剂，提高了光电转换效率。

其次，对电解质溶液的改进也为DSSCs的性能提升提供了可能。

研究人员发现，通过改变电解质溶液中阳离子的种类和浓度，可以影响DSSCs的电荷传输效率，从而提高了光电转换效率。

此外，针对电极材料的改进也是提高DSSCs性能的关键。

近年来，一些新型的电极材料如氧化锌纳米线和钛酸钡纳米管等已被引入DSSCs中，以增强光电转换效率。

尽管染料敏化太阳能电池在研发过程中取得了一些令人鼓舞的成果，但目前还面临着一些挑战。

首先，染料敏化剂的稳定性仍然是一个问题。

染料敏化剂容易受到光照和氧化的损害，降低了太阳能电池的寿命。

其次，电解质的挥发性和易燃性可能限制了染料敏化太阳能电池的应用范围。

最后，太阳能电池的效率仍然较低，需要进一步提高。

然而，未来染料敏化太阳能电池的发展前景仍然乐观。

首先，随着纳米科技的发展，研究人员可以制备出更好的染料敏化剂，提高光电转换效率。

其次，新型材料的引入有望提高DSSCs的稳定性和寿命。

例如，有研究者使用钙钛矿材料代替染料敏化剂，取得了更高的效率和更好的稳定性。

染料敏化太阳能电池中染料光敏化剂研究进展王新收【摘要】染料敏化太阳能电池是一个很热门的研究领域,而染料光敏化剂的性能对太阳能电池的转化效率有重要影响。

该文针对染料光敏化剂在太阳能光电池中所扮演的角色及常用的几种染料光敏化剂的应用研究进展作一综述。

【期刊名称】《河南职工医学院学报》【年(卷),期】2011(023)005【总页数】3页(P648-650)【关键词】太阳能;电池;染料敏化剂;光敏化剂【作者】王新收【作者单位】河南大学民生学院,河南开封475001【正文语种】中文【中图分类】R395.9解决能源问题和环境问题是人类进入21世纪面临的严峻挑战。

太阳能是一种清洁的，而且几乎是取之不尽、用之不竭的能源，越来越受到研究者们的关注。

其中，研究和开发太阳能电池是一个很热门的领域。

染料敏化电池(dye-sensitized solar cells，DSSC)是利用敏化纳米半导体把太阳能转化为电能，具有成本低廉、效率高、制作工艺简单等优点，受到了各国学术界的重视，并成为化学和材料科学研究的前沿领域［1］。

在太阳能光电池研究中，大多数染料敏化的光电转换效率比较低(＜1%)。

1991年，瑞士M.Gr¨atzel教授领导的研究小组开发了以羧酸联吡啶钌(Ⅱ)为染料光敏化剂的染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池［2］，这种电池的光电能量转换率在AM1.5模拟日光照射下可达7.1%，为光电化学电池的研究带来了突破性发展。

一些半导体(如TiO2)的禁带宽度相当于紫外区的能量，它只能吸收太阳光中的紫外光，而紫外光仅占太阳光总量的3%～5%，使得太阳光的利用效率非常低，无法将其直接用于太阳能光电的转换。

因此，可以与这些半导体的导带和价带能量相匹配的染料，使其吸附在半导体的表面，利用染料对可见光的强吸收而将体系的光谱响应延伸到可见光区，具有这种特性的染料就叫做染料光敏化剂。

在可见光作用下，敏化剂分子通过吸收光能跃迁到激发态，敏化剂分子与半导体表面发生相互作用，电子很快跃迁到较低能级的半导体导带;敏化剂分子再从电解质中接受电子，重新还原，形成回路，产生光电流，整个过程不断循环。