染料敏化纳米薄膜太阳电池地研究进展.pdf

染料敏化纳米薄膜太阳电池的研究进展* 王孔嘉，戴松元 (中国科学院等离子体物理研究所，合肥，230031) 摘要：本文对染料敏化纳米薄膜太阳电池目前的研究和发展现状进行了总结和评述，对其工业化前景进行了探讨，并 介绍我国在染料敏化纳米薄膜太阳电池产业化研究中的必威体育精装版进展和成果。 关键词：染料敏化，太阳电池，产业化，效率 中图分类号：TK514 文献标识码：A 染料敏化纳米薄膜太阳电池（DSCs）研究的成功是人类认识自然的伟大进步，其原理与自然界中 的光合作用原理十分相近。19 世纪照相术发展、半导体光电化学的发展和纳米技术的伟大进步使得 DSCs 在九十年代初取得了突破，M. Grätzel 教授的研究小组把平板电极改换成纳米多孔电极以后，电 [1] 池的光电转换效率取得了突破性进展，于 1991 年达到 7.1%的光电转换效率 ，使人们看到了其在实际 应用中的远大前景，这一突破为人们在 DSCs 上的研究开辟了新天地，特别是对未来工业化生产提供了 新思路。 随着 DSCs 在前 10 年来的迅速发展，人们已全面研究了该电池的机理、性能和工业化可行性，目 [2] 前实验室电池的最高光电转换效率已达到 11.04% ，与此同时，工业化生产可行性研究也在同时进 行，并取得了较好的成绩。 DSCs 在过去的 10 年里，全世界各主要实验室和公司在不同面积上取得了不同的光电转换效率， 由于以液体电解质为主的DSCs 的特点，高光电转换效率主要是在小面积上取得的，而与实用化较为接 2 近的大面积电池（面积 100cm 以上）效率一直未能有很大的突破。其中值得一提的是 EPFL（瑞士洛 2 桑高工）在小面积（面积小于 1cm ）电池上取得最好的成绩，ECN（荷兰国家能源研究所）在条状电 2 池（1 至 5cm ）上取得了世界上最高的光电转换效率，澳大利亚 STI 公司在大面积产业化上取得了很 好的成功。由于DSCs 电池的特殊性，大面积电池的研制和产业化一直是该电池发展和研究的难点，表 1[3,4,5]列举了全世界上各主要科研机构和公司在不同面积 DSCs 电池上所取得的光电转换效率。从表 1 2 可以看出，面积在300cm 以上实用化电池的光电转换还比较低，离产业化要求还有一点差距。 # 表 1 全世界DSCs 研究光电转换效率 电池面积 0.5cm2 1~5 cm2 100cm2 300cm2 400cm2 研究单位 EPFL 2003 年 10.58% NREL 9%2000 年 最高：5.9%2003 年 4.7%2003 年 ECN 8.2% 最低：4.5% （室外测试） STI 3% INAP