你知道染料敏化太陽電池的前景嗎？
點擊次數(shù)：2248 更新時間：2021-03-12
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能電池。染料敏化太陽能電池是以低成本的納米二氧化鈦和光敏染料為主要原料，模擬自然界中植物利用太陽能進(jìn)行光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。
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(hù)人類環(huán)境具有重要的意義
染料敏化太陽能電池 - 結(jié)構(gòu)組成
主要由納米多孔半導(dǎo)體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質(zhì)、對電極和導(dǎo)電基底等幾部分組成。納米多孔半導(dǎo)體薄膜通常為金屬氧化物(TiO2、SnO2、ZnO等)，聚集在有透明導(dǎo)電膜的玻璃板上作為DSC的陰極。對電極作為還原催化劑，通常在帶有透明導(dǎo)電膜的玻璃上鍍上鉑。敏化染料吸附在納米多孔二氧化鈦膜面上。正負(fù)極間填充的是含有氧化還原電對的電解質(zhì)，常用的是KCL。
(1)染料分子受太陽光照射后由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)(D*) ;
(2) 處于激發(fā)態(tài)的染料分子將電子注入到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中;
電子擴散至導(dǎo)電基底，后流入外電路中;
(3) 處于氧化態(tài)的染料被還原態(tài)的電解質(zhì)還原再生;
(4) 氧化態(tài)的電解質(zhì)在對電極接受電子后被還原，從而完成一個循環(huán);
(5) 和(6) 分別為注入到TiO2 導(dǎo)帶中的電子和氧化態(tài)染料間的復(fù)合及導(dǎo)帶上的電子和氧化態(tài)的電解質(zhì)間的復(fù)合。
從經(jīng)濟角度來講，若批量生產(chǎn)，電池的成本在5—10元/(峰瓦)左右[3]，而普通的硅電池在20-40元/(峰瓦)，因而染料敏化太陽能電池電池非常適合批量生產(chǎn)，滿足城市居民以及廣大農(nóng)村的需要，特別是對我國近七千萬邊遠(yuǎn)地區(qū)人口的用電具有實際的意義。
戰(zhàn)略角度來講，我國是一個能源的消耗大國，特別是電力的短缺嚴(yán)重影響我國的經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。但是無論是核電還是火電所需要的燃料都是非常有限的，發(fā)電的同時也給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。因此我國尤其應(yīng)當(dāng)注重太陽能這種可再生綠色能源的開發(fā)與利用。為經(jīng)濟、環(huán)境、社會的協(xié)調(diào)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
從實用性角度來講，從染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)可以看出，電池是由透明導(dǎo)電玻璃及有一定顏色的染料和電解質(zhì)構(gòu)成，且?guī)б欢伾钥梢酝ㄟ^適當(dāng)選擇染料和電解質(zhì)的顏色及TiO2膜的厚度來控制整個電池的透光率，這樣可以把電池用作窗戶玻璃，即透光又可當(dāng)電池用。
