4.1 染料敏化太阳能电池现阶段存在的主要问题

　　目前，染料敏化太阳能电池

(面积<0.5cm2)的光电转换效率已达到 11．04％。但是对于

大面积、具有实用化意义的光电转化效率一直在

5％左右(最高 5．9％)，面积大于 100cm2

的电池尚未见报道。比起传统的硅太阳能电池的转换效率仍有一定的差距，染料敏化太阳能
电池的光电转化效率仍有待于提高。

　　目前使用较广泛的液态电解质染料敏化太阳能电池，主要采用液态有机小分子化合物
溶剂，其沸点低，易挥发，流动性大，会造成给电极腐蚀、电解液泄露、寿命短等一系列问
题，给电池的密封和长期使用带来困难。

　　染料敏化太阳能电池的发展面临的主要挑战包括以下几个方面：高效电极

(光阳极和对

电极

)的低温制备和柔性化；廉价、稳定的全光谱染料的设计和开发；液体电解质的封装和

高效固态电解质的制备及相关问题的解决等。

　　

4.2 染料敏化太阳能电池的发展前景

　　由于液态电解质染料敏化太阳能电池存在一系列的问题，因此寻找合适的固态空穴传
输材料来代替液态电解质，制备全固态的染料敏化太阳能电池将是一个重要的研究方向。

图

2 全固态敏化二氧化钛太阳能电池结构示意图

　　全固态敏化太阳能电池主要由透明导电基片、致密二氧化钛层、染料敏化的多相结和金
属电极组成。其中，引入致密二氧化钛层是为了防止导电基片与空穴传输材料直接接触而造
成短路。染料敏化的多相结主要含多孔二氧化钛膜、染料、空穴传输材料和一些添加剂。

 

　　全固态敏化太阳能电池的工作原理是，多相结中的染料的电子受到能量低于二氧化钛
禁带宽度的光激发跃迁至激发态，然后注入到二氧化钛的导带内，而染料分子自身转变为
氧化态。注入到二氧化钛中的电子富集于导电基底，并通过外电路流向金属电极。处于氧化
态的染料分子通过空穴传输层得到电子（或者说染料分子中的空穴注入空穴传输层，并最
终到达金属电极而得到还原。与液态电解质染料敏化太阳能电池相同，在整个过程中各种物
质表观上没有发生变化，而光能转化为电能。

　　除全固态敏化太阳能电池之外，染料敏化太阳能电池未来的发展方向还包括以下几个