博文
染料敏化纳米晶太阳能电池
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染料敏化太阳能电池（DSSC），也称为“Gratzel cell” 。目前最成功的是Gratzel等人提出的染料敏化纳米二氧化钛薄膜为光阳极的太阳能光电池(简称为Gratzel电池)，其光电转换效率在模拟日光照射下(AM1.5，1000W·m-2 )已达10%。电极材料TiO2具备价格便宜、制备简单、无毒、稳定、应用范围广，且抗腐蚀性能好。但其禁带宽度为3.2eV；吸收范围都在紫外区，因此需要染料敏化。为了吸附更多的染料分子，必须制备多孔、大比表面积的纳米TiO2薄膜电极。
多孔纳米TiO2 薄膜的制备方法主要有两种：溶胶-凝胶法和由二氧化钛超细粉制得。如由二氧化钛纳米管，碳纳米管阵列的制备已产生了各种方法，包括沉积到一个纳米多孔氧化铝模板；溶液凝胶法以有机凝胶因子作为模板，在水浴中进行种子生长。同时Gopal等人还发现，添加额外的乙酸到阳极电解液可以改变二氧化钛纳米管的脆性，改善使用时易损坏的倾向，提高其机械强度。此外，在硼酸环境中制备的钛纳米管表现出紫外光电转化效率为7.8%，在580℃退火制得的6微米的纳米管阵列表现出最高的转化效率为12.25%。
此外，Mane等人研究的TiO2/ZnO薄膜电极的染料敏化太阳能电池，通过采用化学浴沉积技术制得TiO2/ZnO系统禁带宽度为3.2 eV，敏化的TiO2/ZnO电池有一个25min的短路电流稳定期，设备的光电转换效率为0.67 ％。
染料敏化纳米薄膜太阳能电池多采用液态电解质作为电荷传输材料。液态电解质的选材范围广，电极电势易于调节，因此取得了一定成果。但液态电解质有以下缺点：(1)液态电解质的存在易导致敏化染料的脱附；(2)溶剂挥发，可与敏化染料作用导致染料降解；(3)密封工艺复杂，密封剂也可能与电解质反应。
对于全固态太阳能电池，目前最常用的是空穴传输材料一般为p型。p型半导体材料应满足:(1)在可见光区(染料的吸收范围)内必须是透明的；(2)沉积p型半导体材料的方法不能使吸附在TiO2纳米晶体上的染料溶解或降解；(3)染料的激发态能级在TiO2导带之上，而基态能级在p型半导体价带之下。
参考：
1. 陈振兴. 高分子电池材料. 北京：化学工业出版社，2006
2. Gopal K. Mor, Oomman K. Varghese et al. Solar Energy Materials & Solar Cells 90(2006)，2011-2075
3. Rajaram S. Mane, Won Joo Lee, et al. J.Phys.Chem. B 2005,109,24254-24259
https://m.sciencenet.cn/blog-439362-317718.html
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