染料敏化太阳电池光利用的研究

 

　　摘 要：本文对传统三明治结构染料敏化太阳电池在光利用方面作了简要
的论述，重点探讨了作为染料敏化太阳电池光阳极材料的 TiO2 薄膜和染料分
子在光利用方面的特点。此外，对一些新型结构的染料敏化太阳电池在光利用
方面的特点也作了简要描述。

关键词：染料敏化，太阳电池，光利用

1. 前言

　　染料敏化太阳电池（DSSC）是最近 20 年来，基于纳米技术发展起来的
一种新型太阳电池，与传统硅电池相比，因其成本低，效率高而逐渐受到许
多研究者的青睐（图 1 是该电池的结构示意图）。传统 DSSC 主要由透明导电
玻璃、多孔二氧化钛薄膜、染料敏化剂、电解质溶液（或固态电解质）、对电极
等组成。目前对染料敏化太阳电池的研究主要集中在 TiO2 薄膜材料，电解液
的开发，染料分子的设计。如何提高光的利用率，从而提高 DSSC 的光电转换
效率一直是这一领域的研究热点。

图 1 染料敏化太阳电池结构示意图

Fig.1 Structure of dye-sensitized solar cell

1. 传统 DSSC 对光的利用

2.1 导电玻璃对光的利用

　　由于传统 DSSC 采用的三明治结构要求光阳极衬底必须具有透光性，因
此透明导电玻璃（transparent conductive oxide，简称 TCO）成为传统
DSSC 衬底的最佳选择，这也是目前研究者所普遍采用的。它是在玻璃表面附
着一层包括 In、Sb、Zn 和 Cd 的氧化物及其多元复合氧化物薄膜材料而构成的。
透明导电薄膜以掺锡氧化铟（In2O3:Sn，简称 ITO）和掺氟的氧化锡