染料敏化太陽能電池的介紹及其產(chǎn)業(yè)化問題的分析

　　染料敏化太陽電池主要是模仿光合作用原理，研制出來的一種新型太陽電池，其主要優(yōu)勢是：原材料豐富、成本低、工藝技術(shù)相對簡單，在大面積工業(yè)化生產(chǎn)中具有較大的優(yōu)勢，同時所有原材料和生產(chǎn)工藝都是無毒、無污染的，部分材料可以得到充分的回收，對保護人類環(huán)境具有重要的意義（摘自百度百科）。 1991 年Grtzel教授等以納米多孔TiO2為半導(dǎo)體電極，以Ru絡(luò)合物作為敏化染料，選用I2/I3- 氧化還原電解質(zhì)，制作了一種新型的TiO2納米晶染料敏化太陽能電池（DSSC），在 1sun（AM1。 5:100mW·cm-2 ），即一天中最大的照射條件下，得到了 7.1%的光電轉(zhuǎn)換效率。1997 年Grtzel 教授等將該電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高到 10%~11%，短路電流達到 18mA/cm2 ，開路電壓達到 720mV。染料敏化太陽能電池的成本僅為硅太陽能電池的 1/5~1/10，其潛在的低成本、相對簡單的制作工藝和技術(shù)的優(yōu)勢贏得了廣泛的關(guān)注。1 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)主要包括 3 個組成部分：納米晶半導(dǎo)體薄膜、染料敏化劑、電解質(zhì)。而不同的組成部分的不同結(jié)構(gòu)，對染敏電池效率的影響也不同。當(dāng)前情況下，染料敏化太陽能電池存在許多問題：雖然具有理論轉(zhuǎn)化效率高，制備工藝簡單，透明性強，對溫度和入射光角度依賴小，成本低（僅為硅系太陽能電池的 1/5 以下）等眾多優(yōu)點，但由于這種新型太陽能電池的發(fā)展時間還比較短，在較短時間內(nèi)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還存在許多問題： 1. 光電轉(zhuǎn)化效率：自從 1991 年 Gratzel 發(fā)明 DSC 以來，世界各國研究者競相模仿，但只能得到 2%一 3%的光電轉(zhuǎn)換效率。通過幾年努力，目前一般可達到 7%一 8%的光電轉(zhuǎn)換效率?？梢?Gratzel 體系本身就具有很多技術(shù)秘密，而要想進一步提高其光電轉(zhuǎn)換效率，還需花很大努力。 2. 長期穩(wěn)定性： DSC做為能夠在戶外使用的太陽光發(fā)電設(shè)備，除了光電轉(zhuǎn)換效率以外，一個非常重要的指標(biāo)是長期穩(wěn)定性。DSC一般使用由有機溶劑和含有I-/I3- 一氧化還原對構(gòu)成的液體電解質(zhì)，這是損害穩(wěn)定性的主要原因。高溫下封裝材料和多孔Ti02 膜的剝離、對電極上的白金膠粒的脫落、敏化染料的脫落等都會對DSC穩(wěn)定性造成破壞性影響。另一方面，由于使用液體電解質(zhì)可能引起的電解質(zhì)的熱化學(xué)反應(yīng)分解，由絕緣破壞引起的短路，非可逆光電化學(xué)反應(yīng)等等也有可能破壞其穩(wěn)定性。