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染料敏化太阳能电池及其新型解决方案

发布时间:2019-06-19 03:30 来源:未知 编辑:admin

  如果有一天,身边没有手机和电脑。请问你会怎么样?如果有一天,你所有的电子产品都没有电,你会怎么样?无法想象是不是,这就说明,电池是有多么的重要!关于电池,你了解多少?除了给你的电子产品供电,生活中有太多太多的地方需要用到电池,有些甚至你连名称都读不撑投(备注:四川话“撑投”means“通顺”)不然你看看这个电池读不读得撑投

  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能电池。染料敏化太阳能电池是以低成本的纳米二氧化钛和光敏染料为主要原料,模拟自然界中植物利用太阳能进行光合作用,将太阳能转化为电能。

  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。自从1991年瑞士洛桑高工(EPFL)M. Gratzel教授领导的研究小组在该技术上取得突破以来,欧、美、日等发达国家投入大量资金研发。

  主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对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DSC的阴极。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KCl(氯化钾)。

  (2) 处于激发态的染料分子将电子注入到半导体的导带中;电子扩散至导电基底,后流入外电路中;

  (5) 和(6) 分别为注入到TiO2 导带中的电子和氧化态染料间的复合及导带上的电子和氧化态的电解质间的复合

  染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种新型太阳能电池,具有成本低(硅电池成本的1/5~1/10)、理论转换效率高、制备工艺简单等众多优点,被认为是硅太阳能电池最有力的竞争者。

  经过多年的研究与开发,染料敏化太阳能电池已经逐渐走向大规模产业化,但是液态电解质电池不良的工作稳定性和仍需提高的光电转换效率仍旧是染料敏化太阳能电池亟待解决的两大问题。

  传统的液态电解质具有较高的离子迁移率,但是电解质本身具有很强的氧化性和腐蚀性。这使得电池在长期工作条件下,电解质容易发生泄漏,电池失效率较高。

  针对液态电解质电池不良的工作稳定性,有人研究了一种新型的应用于染料敏化太阳能电池的二维插层磷酸锆复合凝胶电解质.

  磷酸锆通过插层反应使其层间距增大,然后被加入到聚氧化乙烯(PEO)凝胶中得到复合凝胶电解质。通过对不同的磷酸锆含量的电解质及其光电器件的离子扩散系数、电导率、暗电流、传质电阻和光电转换效率做出系统的分析测试,结果表明,二维插层磷酸锆的添加能提高电解质在常温下的离子电导率和离子扩散系数。

  由最优磷酸锆含量的凝胶电解质组装的染料敏化太阳能电池获得了6.61%的光转化效率(AM 1.5G, 100 mW/cm~2,25℃)。

  这种新型的插层磷酸钻二维材料被使用在了DSSC凝胶电解质中,它不但克服了传统液态电解质腐蚀性强、 容易发生泄漏和染料脱吸附的问题, 还在常温下获得了优良的工作性能。

  适量的经插层后的ZrP-BA-PC固休被分散在PEO凝胶网络中, 形成了PE0-1/(ZrP-BA-PC)复合凝胶电解质。 插层磷酸钠在成功增大层间距后, 提供了额外的层间界面, 为碳离子的交换提供了快速通道, 为发生界面渗流提供了条件。 通过实验找到了当ZrP-BA-PC固体含量约为5wt%时休系达到渗流阀值, 此时体系的电导率、扩散系数都达到最优值, 组装而成的DSSC也获得了6.61%的光电转换效率。返回搜狐,查看更多

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