TiO-%2c2-纳米光电化学太阳电池探究.pdfVIP

Ti0。纳米光电化学太阳电池研究 摩华施兆顺 刘祖明 胡志华 王书荣 (云南师范大学太阳能研究所，昆明650092) 许开芳 (云南半导体器件厂，昆明650033) 在太阳电池的研究开发中，目前发展较为成熟、应用比较多的是单晶、多晶和非晶硅太阳电池。 而在晶体硅太阳电池的生产中，由于材料成本较高．使总成本难于大幅度降低．给太阳电池的大规模 应用带来影响。降低太阳电池的成本，提高效率及寻找新型结构的太阳电池是太阳电池发展的重要途 径． 光电化学电池出现时，由于它的光电转换效率很低，所以一直未受到人们的重视…。在1991年。 以及电池稳定的性能，引起了世界各国广泛重视。 光电极及染料光敏化剂；(3)电解液：(4)对电极。 p (1)透明导电玻璃：导电玻璃由一般玻璃镀上一层0．5～O．7 111厚的掺F的SnO．膜或者ITO膜 制成。一般要求方块电阻为10～20 o。透光率在85％咀上，它主要是传输和收集正、负电极的电子。 SnO。的禁带宽度约3．5eV，可见光透明性好．化学性能稳定，对酸碱的抗蚀能力强。它的制各方法很 多．溅射法及化学喷涂法等。 (2)光电极及染料光敏化剂：TiO。是一种宽禁带的半导体材料，其导带边缘稍低于许多染料的 激发态能级，这是保证染料分子将电子高效注入半导体的前提条件之一。TiO。纳米材料具有非常高的 内部比表面积．有极好的化学稳定性，由于其多孔性及对光的强散射性的特点，制成的光电极可以大 大提高光的复合率。可以用溶胶一凝胶法来制各纳米TiO。粉末，然后采用丝网印刷技术．把胶体纯 TiO。印在导电玻璃上，再进行烧结．即可得到纳米多孔Tio，膜。染料光敏化剂是影响电池效率至关重 要的一部分．它必须能够吸收很宽的可见光谱和具有长期的稳定性．即能经得起无数次的激发一氧化 一还原，至少要20年以上。 (3)电解液：电解液主要由I。和I一，化台物组成，如Lil、KI等低挥发性盐．其主要作用是还原 被聿【化了的染料分子．并起电子传输作用。 (4)对电极：对电极的功能主要是将电荷输出给外电路中及将流回的电荷传给氧化还原电解 质．因此它必须县有良好的导电性和对氧化还原屯对在电极上的还原反应呈现小的过电位．目前．Pt 是首选的对电极材料。而它是较为昂贵的金属材料，尽管它的用量较少。一种很有实用意义且廉价的 代用品是碳，因其具有足够的导电性、耐热性、耐腐蚀性，并且对I’。的还原反应具有电化学催化作 用等几个特点． NPc电池，由于TiO。的禁带宽度为3．2eV．可见光不能将它嫩发，若在其表面吸附一层可见光吸 收性能良好的染料光敏化剂．染料分子在可见光作用下，通过吸收光能而跃迁到激发态，由于激发态 的不稳定性．通过染料分子于TiO。表面的相互作用，电子很快跃迁到较低能级的Ti仉导带，进入TiO。 垮H．hi“¨“辫辩¨瞬”外墩灌穆皆：苎强§诗j； 导带中的电子最终进入SnO。导电膜，然后通过外回路产生光电流。 纳米光电化学太阳电池，由于它的制造成本较为低廉(制备的设备较为简单)、制作工艺简单， 且具有较好的稳定性．越来越受到人们的关注。目前，TiO，纳米光电化学太阳电池的效率已经达到了 181 11％(Voe2795mV，Jsc219·4mh／em 2，FF=O．71)㈨。然而，染料光敏化剂的光谱吸收特性：电解液的 氧化还原电位：透明导电玻璃的性能等问题，需要进行进一步的研究和改善。很多国家都投入了一 定的人力、物力对纳米光电化学电池的研究工作，希望能够在今后几年内使该电池进行规模化生产， 走向市场。TiO。纳米光电化学太阳屯他会有较好的应用前景。 参考文献： A M．Sensitisationjn and [1]McevoyJ，Gratzel photo