染料敏化太阳能电池技术

摘要：在诸多新能源中，太阳能以其丰富的储量、清洁无污染的优点和较小的地域限制而受
到广泛关注。对太阳能的利用主要包括光热转换、光电转换和光化学能转换

3 种形式。

　　关键字：染料敏化、

TiO2 薄膜、光电转化效率

　　

1 前言

　　在诸多新能源中，太阳能以其丰富的储量、清洁无污染的优点和较小的地域限制而受到
广泛关注。对太阳能的利用主要包括光热转换、光电转换和光化学能转换

3 种形式。太阳能电

池是一种将太阳能转换成电能的光电转换器件，它可以直接为小型电器提供电能，也可以
进行并网发电，因而有着十分广阔的应用前景。硅基太阳能电池是最早发展起来，并且也是
目前发展最成熟的太阳能电池。经过数十年的努力。单晶硅太阳能电池的效率已经超过了
25％，在航天中起着举足轻重的作用。但在民用方面目前性价比还不能和传统能源相竞争。
因此，各类新型太阳能电池应运而生。

　　在众多新型太阳能电池中，染料敏化太阳能电池

(Dye-SensitizedSollarCells，简称 DSC)

近年来发展迅速。其研究历史可以追溯到

20 世纪 60 年代，德国 Tributsch 发现了染料吸附在

半导体上在一定条件下能产生电流，为光电化学奠定了重要基础。事实上，到

1991 年以前，

大多数染料敏化的光电转换效率比较低

(<1％)。1991 年，瑞士洛桑高等工业学院的

MichaelGratzel 教授领导的研究小组将纳晶多孔薄膜引入染料敏化太阳能电池中，使得这种
电池的光电转换效率有了大幅度的提高。相比于硅基太阳电池，染料敏化太阳能电池

(DSC)

具有成本低廉、工艺简单和光电转换效率较高的特点。

　　

2 染料敏化太阳能电池的结构和工作原理

　　

2.1 染料敏化太阳能电池的结构