染料敏化太阳电池用聚合物电解质

综述了本研究小组近年来用于染料敏化太阳电池中聚合物电解质的研究概况.设计合成了几类性能优良的聚合物电解质,较好地改进了液体电解质染料敏化太阳电池(DSSC)的使用稳定性,研究结果具有实际应用的价值,并提出了此领域研究今后的发展方向.     

染料敏化太阳电池用电解质的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSCs)由于其清洁廉价的优点而受到广泛关注。经过多年的研究,目前电池的转换效率已十分可观。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。电解质根据物理状态不同将其分为液态电解质、准固态电解质和固态电解质。介绍了这三种不同电解质的性能、各自的优点及存在问题,并对染料敏化太阳能电池中电解质在国内外研究发展现状进行了综述。     

染料敏化纳米薄膜太阳电池电解质的优化

探讨了小面积染料敏化纳米薄膜太阳电池放大到大面积太阳电池组件时,各种电解质体系对电池性能的影响,综合优化了各种电解质的性能,同时与大面积电池(0.8cm×18cm)制作相结合,获得符合电池各种性能要求的最佳配比的电解质体系.光电转换效率可达到6.48%.     

环保型准固态电解质的制备及在染料敏化太阳电池中的应用

本文介绍了一种制备染料敏化太阳电池(DSC)准固态电解质的新方法——混合溶剂法.该方法具有制作工艺简单、所用溶剂对人及环境无污染等优点.将混合溶剂法制备的准固态电解质应用于太阳电池,并系统研究了电解质组成及环境温度对电解质及其DSC性能的影响规律.     

一种高效染料敏化太阳电池电解质添加剂

报道了一种新型染料敏化太阳电池电解质添加剂——N-十六烷基吡啶碘(N-CPI).往电解质中添加0.02MN-CPI,能同时提高染料敏化太阳电池(DSSC)的短路电流和开路电压,光电转换效率也由4.429%提高到6.535%,增幅高达47.55%,由此可见,N-CPI是一种高效电解质添加剂.N-CPI这种功能来源于其双极性基团的特殊分子结构,这种结构使N-CPI在电解质中如表面活性剂那样形成有序分布,影响I-/I3-的扩散和氧化还原性能,进而影响DSSC的光电性能.     

染料敏化纳米薄膜太阳电池中离子液体基电解质的研究进展

综述了离子液体基电解质在染料敏化纳米薄膜太阳电池中的研究及应用进展，详细论述了多种离子液体基电解质系统对染料敏化纳米薄膜太阳电池性能的影响，并比较了这些系统的优缺点. 根据胶凝剂的不同分别论述了离子液体基电解质的固化及其对电池性能的影响. 评述了离子液体基电解质在大面积电池中的应用，并对离子液体基电解质未来发展方向进行了展望.     

四(十二烷基)氯化铵基小分子凝胶电解质染料敏化太阳电池

采用小分子胶凝剂四（十二烷基）氯化铵胶凝3-甲氧基丙腈基液体电解质制备了凝胶电解质,并组装成准固态染料敏化太阳电池．差示扫描量热测试结果表明,凝胶电解质的溶液-凝胶转变温度（TSG）为74℃．分析了凝胶电解质中I3^-／I^-电对的表观扩散系数低于液体电解质的原因,同时结合电化学阻抗技术考察了电池内部二氧化钛多孔薄膜电极／电解质界面处的暗反应,分析了凝胶化对电池光伏性能的影响．老化实验结果表明,凝胶电池的稳定性明显优于液体电池．     

染料敏化纳米薄膜太阳电池中的染料敏化剂

简要介绍了化学太阳电池的原理和染料敏化剂的发展历史,将现有染料敏化纳米薄膜太阳电池(简称DSCs)中的染料敏化剂分为有机和无机两大类,详细介绍了其中的羧酸多吡啶钌、膦酸多吡啶钌、多核联吡啶钌染料和有机染料的研究进展;介绍了其它染料敏化剂和多种染料协同敏化的研究现状;评述了染料敏化剂在染料敏化纳米薄膜太阳电池中应用的研究进展。     

P(VDF-HFP)基凝胶电解质染料敏化纳米TiO2薄膜太阳电池

采用循环伏安法(CV)研究了凝胶电解质中I₃-/I-氧化还原行为,凝胶电解质中I₃-/I-的表观扩散系数和相应的稳态扩散电流明显低于液体电解质.通过对阴/阳离子的结合能和孔穴阻塞作用的研究解释了凝胶电解质电导率较液体电解质发生变化的原因.制备的凝胶电解质电池具有较高的光电转换效率(6.6%),其短路电流密度(Jsc)仅比液体电解质电池低0.3-0.4 mA/cm²,电池效率也仅低约0.6%.     

柔性染料敏化太阳电池*

染料敏化太阳电池（dye-sensitized solar cell, DSSC）是一种新型太阳电池。其中柔性DSSC研究在追求太阳电池的新型用途和低成本化方面起着重要作用。本文综述了柔性DSSC国内外最新的研究成果,重点介绍了柔性DSSC的特点,柔性基板的选择及针对基板所制作的不同结构的电池,还介绍了纳米晶TiO₂ 薄膜的低温制备技术,如热液法、低温烧结法、电泳沉积法、化学气相沉积法、微波照射法、加压法等方法及柔性对电极的制备新技术。最后,对柔性DSSC的应用前景进行了展望。     

聚合物电解质在染料敏化太阳能电池中的应用进展

染料敏化太阳能电池(DSSC)由于成本低、污染小、制备工艺简单而受到广泛关注。电解质在其中起到桥梁的作用,能促使染料再生、输运空穴,从而完成整个光电循环过程,是DSSC重要的组成部分。本文简要介绍了DSSC的基本结构和工作原理,指出了传统液态电解质存在的问题,综述了近年来以聚合物为基体制备的新型固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质以及多孔聚合物电解质在DSSC中的应用,最后对聚合物电解质在染料敏化太阳能电池中的发展做出了展望。     

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.     

Meso-Substituted Tetrabenzotriazaporphyrins for Dye-Sensitized Solar Cells

A novel tetrabenzotriazaporphyrin (TBTAP) bearing an anchoring carboxy-phenyl group at the meso-carbon position ( TT260 ) was synthesized by an efficient method, which involves the crossover condensation between phthalonitrile and aminoisoindoline precursors. Its optical and electrochemical properties were also investigated together with its use as sensitizer in dye-sensitized solar cells (DSSCs). The performance of TT260 was compared with a benchmark molecule TT1 , bearing similar bulky tert-butyl groups at the periphery. The device, which is the first ever example of meso-substituted TBTAP-based DSSC, exhibits a modest maximum power conversion efficiency of 2.4±0.1 % under one-sun conditions.     

功能化多壁碳纳米管填充的凝胶电解质在染料敏化太阳能电池的应用

纯聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)基凝胶电解质常常受制于低离子电导率,阻碍了其在染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)中的应用。 而利用纳米填充可提高凝胶电解质离子电导率及凝胶电解质DSSCs的性能。 本文使用功能化的多壁碳纳米管(f-MWCNT)作为PVDF-HFP凝胶电解质的纳米填充物,通过改变f-MWCNT的质量分数来研究其对电解质的离子电导率和离子扩散的影响,进而研究其对DSSCs的转化效率和长期稳定性的增强作用。 研究发现:质量分数0.5%的f-MWCNT明显提高了PVDF-HFP凝胶电解质的离子电导率和离子扩散系数。 并且,该凝胶电解质基DSSCs的光转换效率可达5.28%,相比于未填充的PVDF-HFP凝胶电解质基DSSCs(4.01%),其效率提高了31.7%。 42 d后,该电池依然可以保持最初转化效率的86.5%。 实验结果证实了f-MWCNT在纳米填充方面的巨大潜能,为采用纳米填充物提高凝胶电解质DSSCs的性能提供参考。     

金属有机框架在染料敏化太阳能电池中的应用

为了获得高效率的染料敏化太阳能电池,其光阳极应该具有大的比表面积,以吸附足量的染料,获得很强的光捕获能力.从这个角度而言,将具有很大比表面积的金属有机框架材料引入到染料敏化太阳能电池的体系中,无疑是一种有益的探索.本文简介了金属有机框架材料在光伏领域的应用,并重点介绍了我们课题组在利用金属有机框架材料方面进行的一些探索,包括光阳极薄膜的处理、利用金属有机框架材料作为前驱体制备光阳极材料和光散射层.最后,本文对金属有机框架材料应用于染料敏化太阳能电池中的局限性及前景做了简要的展望.     

Effects of Nanocrystalline Porous TiO2 Films on Interface Adsorption of Phthalocyanines and Polymer Electrolytes in Dye-Sensitized Solar Cells

Summary: We have synthesized three kinds of titanylphthalocyanines with different crystal structures (TiOPcs; PcT2000R, PcT3000R, and PcT1100S) and analyzed their crystal structure by X-ray Diffraction (XRD), Fourier transfer IR (FT-IR) spectroscopy, and Transmission Electron Microscope (TEM). From experimental results, we have confirmed that PcT2000R was estimated to be alpha-form; PcT3000R was beta-form, and PcT1100S was gamma-form. Quasi-solid state dye-sensitized solar cell (DSSC) devices were prepared with a polymer electrolyte using TiOPcs as a co-adsorbent. The DSSC device using TiOPc has higher power conversion efficiency than without TiOPc, due to decrease of electron transfer distance by the interface adsorption between TiO₂ film and polymer electrolyte. Also, we have studied the effects of the crystal structures of TiOPcs on the property of polymer electrolyte and the performance of the DSSC device. The best result on power conversion efficiency was 7.13% in DSSC device using PcT3000R having its highest stability. The open-circuit voltage (V_oc) was 0.69 V, the short-circuit current density (J_sc) was 20.02 mA/cm², and the Fill Factor (FF) was 0.52. the addition of TiOPc as co-adsorbent is useful for improve to the performances of DSSC devices such as V_oc, J_sc, and power conversion efficiency.     

Copper Complexes as Alternative Redox Mediators in Dye-Sensitized Solar Cells

Thirty years ago, dye-sensitized solar cells (DSSCs) emerged as a method for harnessing the sun’s energy and converting it into electricity. Since then, a lot of work has been dedicated to improving their global photovoltaic efficiency and their eco-sustainability. Recently, various articles showed the great potential of copper complexes as a convenient and cheap alternative to the traditional ruthenium dyes. In addition, copper complexes demonstrate that they can act as redox mediators for DSSCs, thus being an answer to the problems related to the I₃⁻/I⁻ redox couple. The aim of this review is to report on the most recent impact made by copper complexes as alternative redox mediators. The coverage, mainly from 2016 up to now, is not exhaustive, but allows us to understand the great role played by copper complexes in the design of eco-sustainable DSSCs.     

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池研究进展

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池是一种受到广泛关注的新型太阳能电池。根据电池的结构不同可以将其分为p型和p-n叠层型染料敏化太阳能电池。其中p-n型叠层染料敏化太阳能电池的理论光电效率可以达到43%,高于传统的基于n型TiO₂光阳极的染料敏化太阳能电池理论效率（30%）,引起了科学界的高度关注。本文将总结基于p型光电极染料敏化太阳能电池（p型和p-n型叠层器件）的研究成果,重点介绍用于p型和p-n型叠层染料敏化太阳能电池的电极材料,染料及电解质的研究进展;同时总结目前该类电池发展中亟需解决的问题以及进一步提高器件效率的途径。     

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池研究进展

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池是一种受到广泛关注的新型太阳能电池。根据电池的结构不同可以将其分为p型和p-n叠层型染料敏化太阳能电池。其中p-n型叠层染料敏化太阳能电池的理论光电效率可以达到43%,高于传统的基于n型TiO_2光阳极的染料敏化太阳能电池理论效率(30%),引起了科学界的高度关注。本文将总结基于p型光电极染料敏化太阳能电池(p型和p-n型叠层器件)的研究成果,重点介绍用于p型和p-n型叠层染料敏化太阳能电池的电极材料,染料及电解质的研究进展;同时总结目前该类电池发展中亟需解决的问题以及进一步提高器件效率的途径。     

锌卟啉自组装在染料敏化太阳能电池中的应用

制备了2种锌卟啉天线分子P2与P3,并通过自组装的方法成功地将这些天线分子应用到了染料敏化太阳能电池之中。与传统的D-π-A结构的染料相比,这种策略显示出了明显的优势：可以避免复杂的合成步骤,还可以通过调节天线分子和锚固基团的结构去改善染料的光子捕获能力并减少电荷复合行为。当4-吡啶-4-基苯甲酸（A）作为锚固基团时,经过分子自组装之后,基于A-P2的电池器件显示出了1.68%的转换效率,开路电压为526 mV,短路电流密度为5.39 mA·cm^-2,这充分说明了自组装策略在染料敏化太阳能电池中得到了很好的应用。而基于A-P3的电池器件能量转换效率只有0.79%,这可能主要是因为天线分子P3较大的位阻减小了染料吸附量的原因造成的。我们另外也测试比较了它们在光学、电化学、光伏性能等方面的差异。