量子点敏化太阳能电池的工作原理

量子点太阳能电池简介

摘要：量子点太阳能电池是第三代太阳能电池，也是目前最尖端、最新的太阳能电池之一，

这种电池在使用半导体材料的普通太阳能电池之中，引入了纳米技术与量子力学理论，尽管目前尚没有制作出这种超高转换效率的实用化太阳能电池，但是大量的理论计算和实验研究已经证实，量子点太阳能电池将会在未来的太阳能转换中显示出巨大的发展前景。简述了量子点太阳能电池的物理机理及研究内容。

关键词：量子点，太阳能电池，机理

随着人类面临的环境与能源问题的持续恶化，加强环境保护和开发清洁能源是人类高度关注的焦点。因此，近年来人们对太阳能开发和利用的研究进展极为迅速。作为一种重要的光电能量转换器件，太阳能电池的研究一直受到人们的热切关注。

太阳能电池可以分为两大类：一类是基于半导体p-n结中载流子输运过程的无机固态太阳能电池；另一类则是基于有机分子材料中光电子化学过程的光电化学太阳能电池。单晶GaAs太阳能电池、晶体Si太阳能电池和Si基薄膜太阳能电池属于第一类，而染料敏化太阳能电池和聚合物太阳能电池属于第二类。第一类太阳能电池已经产业化或商业化，而第二类太阳能电池正处于研究与开发之中。目前太阳能电池存在能耗高、光电转换效率低等缺点。尽管人们已采用各种方法使太

染料敏化太阳能电池

物理科学与技术学院 化学物理学交叉培养班 张玲玲 2011213434

摘要 染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电

池，其主要优势是原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。本文主要从染料敏化太阳能电池的原理和电解质来进行介绍。

关键词 染料敏化 太阳能电池 原理 制备

一、染料敏化太阳能电池的基本结构

染料敏化太阳能电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为染料敏化太阳能电池的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质，最常用的是I3/I- 。

图1 染料敏化太阳能电池的基本结构

二、染料敏化太阳能电池的工作原理

当太阳光照射在染料敏化太阳能电池上，染料分子中基态电子被激发，激发态染料分子将电子注入到纳米多孔

染料敏化太阳能电池的结构与工作原理

染料敏化太阳能电池主要由表面吸附了染料敏化剂的半导体电极、电解质、对电极组成，其

结构如图1-1。

图1-1 染料敏化太阳能电池结构图

当有入射光时，染料敏化剂首先被激发，处于激发态的染料敏化剂将电子注入半导体的导带。氧化态的染料敏化剂被中继电解质所还原，中继分子扩散至对电极充电。这样，开路时两极产生光

电势，经负载闭路则在外电路产生相应的光电流（图1-2）。

图1-2 染料敏化太阳能电池工作原理图

通过超快光谱实验可得出染料敏化太阳能电池各个反应步骤速率常数的数量级[12]：

①染料(S)受光激发由基态跃迁到激发态（S*）：

S + hυ→S*

②激发态染料分子将电子注入到半导体的导带中：

S* →+ ()，= 1010~10121

③离子还原氧化态染料可以使染料再生：

3+ 2→I3

- + 2S，k3 = 1081

④导带中的电子与氧化态染料之间的复合：

+ () →S，= 1061

⑤导带中的电子在纳米晶网络中传输到后接触面( ，)后而流入到外电

路中：

() →()，k5 = 103~1001

⑥纳米晶膜中传输的电子与进入2 膜的孔中的I3

-离子复合：

I3

- + 2() →3，J0 = 10-11~10-9A 2

⑦I3

-离子扩散到对电极

http:ΠΠ　　　　　　　　　　化学通报　2005年第12期 889

染料敏化太阳能电池中的敏化剂

梁茂　陶占良　陈军3

(南开大学新能源材料化学研究所　天津　300071)

摘　要　染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种新型的太阳能电池。染料敏化剂的性能对DSSC的光

电转换效率有重要的影响,要获得高的光电转换效率需要有高效、稳定的染料敏化剂。本文介绍了近年

来染料敏化剂的设计合成,并讨论了各种敏化剂的优缺点及发展方向。

关键词　染料敏化太阳能电池　敏化剂　光电转换效率

SensitizersofDye2sensitizedSolarCell

LiangMao,TaoZhanliang,ChenJun3

(InstituteofNewEnergyMaterialChemistry,Nankai,TianjinAbstract　Thedye2sensitizedsolarcell(DSSColarofthedyehas

considerableinfluenceontotheDSSC.Thedevelopmentofnewdyesensitizersandistoachievehighincidentphotontocurrentconversion

effici

天然染料敏化TiO2太阳能电池的制备及光电性能测试 姓名：蓝永琛 班级：新能源材料与器件 学号：20112500041

一、 实验目的

1. 了解染料敏化纳米TiO2太阳能电池的工作原理及性能特点。

2. 掌握合成纳米TiO2溶胶的方法、染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法

以及电池的组装方法。

3. 掌握评价染料敏化太阳能电池性能的方法。

二、 实验原理 略

三、 仪器与试剂 一、仪器设备

可控强度调光仪、紫外-可见分光光度计、超声波清洗器、恒温水浴槽、多功能万用表、电动搅拌器、马弗炉、红外线灯、研钵、三室电解池、铂片电极、饱和甘汞电极、石英比色皿、导电玻璃、镀铂导电玻璃、锡纸、生料带、三口烧瓶（500mL）、分液漏斗、布氏漏斗、抽虑瓶、容量瓶、烧杯、镊子等。

二、试剂材料

钛酸四丁酯、异丙醇、硝酸、无水乙醇、乙二醇、乙腈、碘、碘化钾、TBP、丙酮、石油醚、绿色叶片、红色花瓣、去离子水

四、 实验步骤

一、TiO2溶胶制备

目前合成纳米TiO2的方法有多种，如溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、电化学沉积法等。本实验采用溶胶-凝胶法。

（1）在500mL的三口烧瓶中加入1：100（体积比）的硝

综述了染料敏化太阳能电池的研究背景和发展过程,包括了光阳极、光敏染料和电解质的研究进展,详细阐述了该电池国内外各项关键技术的实验和产业化研究最新成果,着重分析了染料敏化太阳电池的未来发展趋势,并展望了该电池的应用前景。

第2 2卷第 1 0期 20 0 8年 1 0月

化工时刊Ch m ia I d s r i e e c l n u ty T m s

Vo . 2, 1 2 No. 0 1 Oc . 0. 0 8 t1 2 0

染料敏化太阳能电池的研究进展张力孙岳明 (南大学化学化工学院，苏南京 2 18 )东江 119摘要综述了染料敏化太阳能电池的研究背景和发展过程，括了光阳极、敏染料和电解质的研究进展，细阐包光详

述了该电池国内外各项关键技术的实验和产业化研究最新成果，着重分析了染料敏化太阳电池的未来发展趋势，并展望了该电池的应用前景。 关键词染料敏化太阳能电池电子传输氧化物薄膜光敏染料电解质

Re e r h pr g e so e—s nstz d S l r Cel s a c o r s fDy e iie oa l sZh n i S n Yu mi g a g L u e n( c ol f h m s yad C e

浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池 杨红旭 10013203

测绘工程10级2班

摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的

关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。

关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率

一、 引言

现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过

程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简

浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池 杨红旭 10013203

测绘工程10级2班

摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的

关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。

关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率

一、 引言

现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过

程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简

学校代码 学号 00909017 分 类 号 密级

太阳能电池期末论文

简述太阳能电池的原理与特性

学院、系 物理科学与技术学院 专业名称 应用物理学 年 级 2009 学生姓名 郭建宽 学 号 00909017 指导教师 王延来

2012年 11 月 16 日

简述太阳能电池的原理与特性

内容摘要：太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能变换成为电

能。这个把太阳能（或其他光能）变换成电能的能量转换器，就叫做太阳能电池。太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。在太阳光或其他光照射时，太阳能电池输出电压的极性，p 型一侧电极为正，n 型一侧电极为

一.引言：

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。??

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006年全球太阳能电池安装规模已达1744MW，较2005年成长19％，整个市场产值已正式突破100亿美元大关。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW，较2006年增长了56%。

中国对太阳能电池的研究起步于1958年，20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。2002年后，欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应