染料敏化纳米晶太阳能电池

半导体纳米晶颗粒形成的膜具有非常大的比表面积，其表面上可以吸附大量的染料分子，因而可以有效地吸收太阳光，并将其转化为电能。本文介绍了染料敏化纳米晶太阳能电池的基本原理以及电池的结构。从电池各个组成部分分别介绍了染料敏化纳米晶太阳能电池的发展及其研究现状。     

纯有机染料共敏化纳米晶太阳能电池的性能研究

采用曙红与香豆素混合的方法,配制成敏化剂修饰纳米晶薄膜.实验结果证明,这种共敏化的方法可以在可见光范围内有效提高电池的吸光度,使得电池的性能比单独使用曙红敏化有了大幅度提高.在模拟太阳光下,曙红与香豆素共敏化的电池的开路电压达到了532 mV,短路电流达到了0.1125 mA/cm2.     

染料敏化太阳能电池固态电解质

染料敏化太阳能电池(DSCs)具有成本低廉、制作工艺简单、光电转换效率较高等优点,在新一代薄膜太阳能电池中,被认为是最具市场潜力的新型太阳能电池之一.电解质在染料敏化太阳能电池中起到桥梁作用,担负着还原染料、输运载流子完成电池内部循环的作用.液态电解质虽然效率高,但是易挥发和泄露,对电池的稳定性和寿命有很大的影响.因此...     

染料敏化纳米太阳能电池

本文介绍了染料敏化纳米太阳能电池的结构和原理,对纳米TiO₂膜、敏化染料、空穴传输材料的研究进展进行了综述.     

TiO2纳米晶复合纳米棒染料敏化太阳能电池

通过二次水热法合成锐钛矿TiO₂纳米棒(ANR). 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)等手段对其进行表征. 通过调节ANR和锐钛矿纳米颗粒(ANP)的掺杂比例来增加TiO₂纳米晶膜的光捕获效率和电子传输速率, 并对比了单层结构(ANR+ANP)和双层结构(ANP/(ANR+ANP))的纳米晶膜光阳极的光电转化性能. 在AM 1.5、光强100 mW·cm^-2的模拟太阳光下测试, 染料N719敏化的双层结构太阳能电池光电转化效率达7.3%, 比相同条件下单层纯ANP光阳极器件的光电转化效率(6.1%)提高了20%.     

卟啉化合物在有机染料敏化太阳能电池中的应用研究

卟啉化合物具有共轭的平面结构、良好的电子缓冲性和光电磁性,特别在可见光区和近红外区域具有优越的光捕获特性。近年来,卟啉类化合物以其优异的特性在有机太阳能电池领域,尤其是染料敏化太阳能电池中得到了广泛的应用研究。人们通过对卟啉分子进行改性来提高相应的太阳能电池效率,比如增加分子的共轭度、在分子上引入长烷基链、引入功能化小...     

二氧化钛纳米晶溶胶内渗透电极对染料敏化太阳能电池的光伏性能的提高

以自制的过氧钛酸(PTA)水溶液为前驱体,用水热法制备了透明锐钛矿相二氧化钛溶胶.无需有机添加剂可得到直径小于7 nm的棒状二氧化钛纳米晶溶胶.通过将溶胶内渗透到染料敏化太阳能电池(DSSCs)的多孔二氧化钛电极后,消除了多孔电极内的大孔并改善了电极内纳米晶之间的连通性.用扫描电子显微镜(SEM)和光学轮廓仪对溶胶内渗透后的光阳极进行了表征.结果表明:小颗粒棒状二氧化钛纳米晶附着在多孔的二氧化钛表面,填充了电极由于烧结产生的大孔,并在多孔的二氧化钛内部形成了有利于电子传输的网络结构.与未经处理的多孔电极相比,改性后的光阳极组装成染料敏化太阳能电池后光电转化效率提高了64%.     

柔性染料敏化太阳能电池*

本文介绍了染料敏化太阳能电池的工作原理,对其重要研究方向——柔性染料敏化太阳能电池的关键组成部分：光阳极、对电极和电解质等的国内外研究进展进行了评述,分析当前研究过程中存在的问题,并提出提高柔性染料敏化太阳能电池光电转换效率和长期稳定性的对策,对其未来的发展进行了展望.     

p-型和pn-型染料敏化太阳能电池

针对 (1) p-型染料敏化太阳能电池(DSCs)存在的科学问题, 即光阴极染料的吸附量偏低和电池内部的暗反应比较严重和(2) pn-型DSCs存在的光阳极和光阴极不匹配等问题, 从电极、染料和电解质三个方面系统综述了p-型和pn-型DSCs的研究进展并分析了问题可行的解决方案, 最后对p-型和pn-型DSCs的发展前景进行了展望.     

纳米氧化镍浓度对磁性准固态染料敏化太阳能电池的影响

以琼脂糖为聚合物基质,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂,磁性纳米氧化镍颗粒作为添加剂用于制备染料敏化太阳能电池(DSSC)的磁性聚合物电解质。通过SEM与离子电导率测试研究不同纳米氧化镍掺杂浓度对磁性聚合物电解质的影响,并对相应的染料敏化太阳能电池进行光电性能测试与电化学交流组抗谱(EIS)测试,结果表明:1.0wt%的纳米氧化镍掺杂浓度为最优掺杂浓度,在此浓度下聚合物电解质的表面形貌较为平整,同时电解质具备最高离子电导率(2.43×10-3S.cm-1);染料敏化太阳能电池的光电效率与电子寿命均随着纳米氧化镍掺杂浓度的增加而先增加后降低,并都在纳米氧化镍掺杂浓度为1.0wt%达到最大,此时电池的光电效率为1.63%、开路电压为0.57 V、短路电流密度为5.8 mA.cm-2、填充因子为0.53。     

有机染料及其在染料敏化太阳电池中的应用

在染料敏化太阳电池中,染料敏化剂分成无机染料与有机染料两大类。无机染料受稀有金属钌的制约而成本较高,开发有机染料是降低染料敏化太阳电池成本的有效手段,成为目前研究的热点。本文从有机染料敏化剂的分子设计入手,简述了染料敏化太阳电池中有机染料敏化剂的基本结构,将有机染料敏化剂分为吲哚啉类染料、香豆素类染料、三苯胺类染料、菁...     

两亲性D-π-A型有机染料在染料敏化太阳能电池中的应用

设计合成了6个带有烷基链的D-π-A型有机光敏染料应用于染料敏化太阳能电池. 发现长链烷基有利于电池开路光电压的提高. 利用脂肪酸共敏化可进一步提高染料分子的敏化效果, 且提高的程度与脂肪酸的链长有重要关系.     

基于有机二硫化物氧化还原电对的非碘系染料敏化太阳能电池

相比较于硅太阳能电池而言, 染料敏化太阳能电池具有成本低廉、制备简单的特点. 在目前研究中, 普遍采用碘离子作为氧化还原电对, 然而碘元素本身具有腐蚀性, 长期使用会腐蚀对电极从而影响器件寿命, 而且此类电解液在可见光区内有很强的吸收, 也不利于光能向电能的转换. 本文采用了一种新型有机二硫化物, 2,5-二硫基-1,3,4-噻二唑, 作为氧化还原介质, 其不仅能够利用其自身自均聚/自解聚反应来实现光电转换过程, 降低对电极的腐蚀, 而且在可见光区内的吸收很低, 也有利于制作背入射式的染料敏化太阳能电池体系. 通过器件的优化, 可以分别实现1.6% (100 mW·cm^-2)和2.6% (13 mW·cm^-2)的光电转换效率.     

不同受体结构染料共敏化对染料敏化太阳电池性能的影响

为了拓宽染料敏化太阳电池对太阳光谱的响应范围,提高电池的光电转换效率,将两种含有不同受体结构（绕丹宁-3-乙酸基（RA）和氰基丙烯酸基（CA））的三苯胺染料（TR1和TC1）进行共敏化。TR1染料平伏吸附在TiO₂表面,而TC1染料直立吸附在TiO₂表面。将两种染料按照不同摩尔比共敏化TiO₂后,TC1占据TR1的部分位置,拓展光谱的同时也抑制了电荷复合,电子寿命较TR1敏化的太阳电池长。在TR1与TC1摩尔比为5：5的共敏剂溶液敏化的共敏电池器件中,短路光电流密度（J_sc）为11.7 mA/cm²,开路电压（V_oc）为704 mV,填充因子（FF）为0.73,光电转换效率（η）为6.03%。该结果明显优于单一染料敏化的电池器件。     

含二级供电基团的三苯胺类光敏染料合成及太阳能电池中的应用

以N,N-二甲基苯胺作为二级给电子单元, 合成两种具有不同长度共轭链的三苯胺类光敏染料XS19和XS22. 研究了它们的光物理与光电化学性质, 并将它们用作TiO₂纳米晶电极的光敏化剂引入太阳电池, 结果表明, N,N-二甲基苯胺的引入能够抑制染料敏化太阳能电池中的电子复合, 提高电池的光电转换效率. XS22表现出更好的光伏性能, 在AM1.5 (100 mW•cm^－2)的光强下, XS22敏化电池的开路电压(V_OC)为685 mV, 短路电流密度(J_SC)为9.6 mA•cm^－2, 填充因子(FF)为0.72, 总光电转换效率为4.7%.     

吲哚染料的电荷转移和能量转移:应用于无金属的染料敏感太阳能电池

Metal-free indoline dyes for dye-sensitized solar cells were studied by employing quantum chemistry methods.Comparative study of the properties of both ground and excited states of metal-free indoline dyes for dye-sensitized solar cells revealed: (i) as the number of rhodanine rings increases, the energy di?erence betweenHOMO and LUMO decreases and there is a red shift in the absorption spectrum with the binding energyincreased, and the transition dipole moment decreased; (ii) Based on an analysis of charge di?erential density,we observed that the charge and energy are transfered from the phenylethenyl to the indoline and rhodaninerings; (iii) The electron-hole coherences are mainly on the indoline and rhodanine rings, and the exciton sizesare 30 and 40 atoms for indoline dyes with one and two rhodanline rings, respectively. These results serveas a good example of computer-aided design in metal-free indoline dyes for dye-sensitized solar cells.     

有机太阳能电池简介与展望

太阳能是一种非常重要的可再生能源。将太阳能转化为电能的有机太阳能电池,因其具有重量轻,柔韧性好,可以进行大面积、低成本的柔性制备等优点,为解决未来全球的能源问题提供了一种选择。简要介绍了有机太阳能电池的发展、性能参数、工作机理和应用实例。     

有机染料敏化网状二氧化钛纳米纤维微孔膜太阳能电池研究

利用静电纺丝技术, 在TiO₂纳米粒子上电纺一层网状TiO₂纳米纤维微孔膜作为光散射层, 并在TiO₂纳米粒子中掺杂少量MgO以抑制电子和空穴的复合, 得到TiO₂纳米纤维/纳米粒子复合光阳极用于染料敏化太阳能电池. 将这种光阳极分别与有机三苯胺染料SD2, SD3或钌染料N719及鹅脱氧胆酸(CDCA)共敏化时, 在AM 1.5 (100 mW/cm²)的模拟太阳光照射下, 染料敏化太阳能电池的光电转换效率达到6.35%～8.85%. 同时, 使用半固态电解质可以达到液态电解质90%的光电转换效率.     

无机材料在有机太阳能电池中的应用

无机材料电子迁移率高、光谱响应范围与太阳光谱匹配,而有机材料价格低廉、合成方法简单、容易制作在基底上,因此在太阳能电池中具有更广阔的应用前景。 目前,阻碍有机太阳能电池发展的主要原因是材料的载流子迁移率低、器件稳定性差、吸收光谱与太阳光谱不匹配,导致光电转换效率较低。 若能将有机、无机材料二者的优点相结合,将可提高有机太阳能电池的能量转换效率。 目前的研究已经取得了一定进展,无机材料在受体层、阴极缓冲层、阳极缓冲层中的应用均不同程度地提高了有机太阳能电池的能量转换效率。 本文综述了目前该领域的研究现状,并对今后的研究提出了展望。