　　空穴传输介质主要起氧化还原作用和电子传输作用。各种染料敏化电池的主要区别也是
在于空穴传输介质的不同。

　　对电极一般使用铂电极或具有单电子层的铂电极，主要用于收集电子。

2.2 染料敏化太阳能电池的工作原理

　　染料敏化太阳能电池的基本工作原理如下：当能量低于多孔纳米

TiO2 薄膜禁带宽度，

但等于染料分子特征吸收波长的入射光照射在多孔电极上时，吸附在多孔电极表面的染料
分子中的电子受激跃迁至激发态，再注人到

TiO2 导带，而染料分子自身成为氧化态。注入

到

TiO2 中的电子通过扩散富集到导电玻璃基板，然后进入外电路。处于氧化态的染料分子

从电解质溶液中获得电子而被还原成基态，电解质中被氧化的电子扩散至对电极，这就完
成了一个光电化学反应的过程。在染料敏化太阳能电池中，光能被直接转换成了电能，而电
池内部并没有发生净的化学变化。

DSC 电池的工作原理类似于自然界的光合作用，与传统硅电池不同。它对光的吸收主

要通过染料来实现，而电荷的分离传输则是通过动力学反应速率来控制。电荷在

TiO2 中的

运输由多数载流子完成，所以这种电池对材料纯度和制备工艺的要求并不十分苛刻，使得
制作成本大幅下降。

3 染料敏化太阳能电池的优势

3 .1 价格和工艺优势

　　传统的太阳能电池的光吸收和载流子的传输是由同种物质来完成的，为了防止电子与
空穴的重新复合，所用的材料必须具有很高纯度，并且没有结构缺陷，因此对半导体的工
艺要求很高，导致成本难以降低。而染料敏化的光电化学电池仅在一个带上产生载流子，即
阳极发生光敏化后，电子注入纳米

Ti02 导带，而空穴仍留在表面的染料上。因此，电荷的

重新复合受到限制，从而可以使用多晶的及纯度不高的材料，工艺较为简单，成本也大为
降低。目前，染料敏化太阳能电池的价格是硅太阳能电池的

1/5～1/10。

3 .2 理论光电转化效率高

　　目前的染料敏化太阳能电池以液态电解质为主，其理论光电转化率已能稳定在

10％以

上，与多晶硅太阳能相比也毫不逊色，用固体有机空穴传输材料作电解质的全固态电池在
单色光下，甚至能达到

33％。

3 .3 其他优势

　　染料敏化太阳能电池具有透明度高，可以制成透明的产品；在柔性基底上制备，电池
可以制成各种形态，极大的扩大了其应用范围；可以在各种光照条件下使用；对光线的入
射角度不敏感，可充分利用折射光和反射光；工作温度较宽，上限可高达

℃等优点。

4 染料敏化太阳能电池存在的问题与发展前景