chap1_part2_semiconductor-solar+cell-2014说课.ppt

我国几种可再生能源量和发电潜力 硅基太阳电池 单结非晶硅太阳电池的厚度约1um。 主要原材料是硅烷，这种气体可由化学工业大量供应，比较便宜，制造一瓦非晶硅太阳电池的原材料本约RMB3.5-4（效率高于6%）。 晶体硅太阳电池的基本厚度约为200um，大规模生产需大量的半导体级硅片，仅硅片的成本就占整个太阳电池成本的65-70%，在中国1瓦晶体硅太阳电池的硅材料成本已上升到RMB22以上。 薄膜硅/单晶硅异质结太阳电池 染料敏化太阳电池的研究历史 染料敏化太阳电池的结构 染料敏化太阳电池的工作原理 当太阳光照射到电池表面时，吸附在二氧化钛表面的染料分子受到激发由基态S跃迁到激发态S*,然后将一个电子注入到二氧化钛导带内，此时染料分子自身转变为氧化态S+。 注入到二氧化钛层的电子通过外电路流向电极,形成电流。 被氧化的电子给体扩散至电极,在电极表面被还原,从而完成一个光电化学反应循环。 染料敏化太阳电池作为新型的绿色能源，您一定非常感兴趣吧？那么你是不是想自己动手制作一块自己的太阳能池呢？其实，做电池并不难，那就让戴老师手把手教你制作电池吧！ 第一步：二氧化钛膜的制备 二氧化钛浆料制备 用酒精灯烤干 第二步：利用天然染料把二氧化钛膜着色 二氧化钛薄膜着色 第三步：制作反电极 电池既需要光阳极，又要一个反电极才能工作。取与正电极相同大小的导电玻璃，利用万用表判断玻璃的导电面（利用手指也可以作出判断，导电面较为粗糙）。把非导电面标上‘+’，然后石墨棒或软铅笔在整个反电极的导电面上涂上一层碳膜。这层碳膜主要对I-和I3-起催化剂的作用。整个面无需掩盖和贴胶带。因而整个面都可以涂上一层催化剂。可以通过把碳膜在450℃下烧结几分钟来延长电极的使用寿命。电极必须用乙醇清洗，并烘干。也可以利用化学方法沉积一层通明的、致密的铂层来代替碳层作为反电极。 反电极制备 第四步：组装电池 电池的封装 第五步：注入电解质 电解质的注入 ?恭喜你?  染料敏化太阳电池制作成功了！ 阻碍光伏产业发展的三大因素 1、太阳级硅材料紧缺 2、光伏发电成本较高 3、还未完全实现市场化，产业和市场的发展依赖于政府制订的光伏激励政策和相关法律 在染料敏化半导体太阳电池中，由于一些宽隙的半导体（如TiO2）的禁带宽度相当于紫外区的能量，因而捕获太阳光的能力非常差，无法将其直接用于太阳能的转换。 染料敏化 寻找一些可以与这些宽隙半导体的导带和价带能量匹配的染料，使其吸附在半导体的表面上，利用染料对可见光的强吸收从而将体系的光谱响应延伸到可见区，这种现象就叫做半导体的染料光敏化作用，而具有这种特性的染料称光敏化染料 。 (1) 能紧密吸附在TiO2表面，要求染料分子中含有羧基、羟基等极性基团； (2) 对可见光的吸收性能好，在整个太阳光光谱范围内都应有较强的吸收； (3) 染料在长期光照下具有良好的化学稳定性，能够完成多次循环反应； (4) 染料的氧化态和激发态要有较高的稳定性；(5)激发态能级与TiO2导带能级匹配，激发态的能级高于TiO2导带能级，保证电子的快速注入； (6) 染料分子能溶解于与半导体共存的溶剂。 高性能的敏化剂需要具有的特点 对入射光的角度敏感度小，因此更适合散射和反射光源。由于钛膜表面的“光海绵” 性质，电池可在大范围不同光源条件下工作，可用于非常弱的光源。 晶体硅电池适合于充足阳光条件，而DSSC则特别适用于光间接照射，例如阴天或有临时或长期的部分遮挡的条件。 DSSC可提供室内稳定的电压输出。 适合于大的温度范围。 可选择透明模式，用于日光，屋顶及显示器。 由于DSSC的制备只需通常普遍使用的非真空设备，所以只需很少资金就可建立生产设备。 染料敏化太阳电池的优点： Let’s go!! Let’s go!! DIY 等离子所 戴松元老师 第一步：二氧化钛膜的制备 第二步：利用天然染料把二氧化钛膜着色 第三步：制作反电极 第四步：组装电池 第五步：注入电解质 染料敏化太阳电池的制作主要分为五个步骤： 二氧化钛的制备有两种方法： 一种方法是：称取适量二氧化钛粉放入研钵中，一边研磨，一边逐渐加入硝酸或乙酸(pH 值为3-4) ，研磨均匀。 另一种方法是：取适量二氧化钛粉，加入乙酰丙酮水溶液，然后边研磨边逐渐加入水使之研磨均匀。 取一定面积的导电玻璃，用万用表来检测判断其导电面。用透明胶带盖住电极的四边，其中3边约盖住1-2mm宽，而第四边约盖4-5mm宽。 胶带的大部分与桌面相粘，有利于保护玻璃不动，这样形成一个约40-50μm 深的沟，用于涂敷二氧化钛。在上面几滴TiO2溶液，然后用玻璃棒徐徐地滚动，使其涂敷均匀。 二