隨著當(dāng)今社會快速的發(fā)展,人類對能源的需求在不斷增長。但是日益衰竭的化石能源已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會快速發(fā)展的需求,并且還會帶來環(huán)境污染、能源短缺等嚴(yán)重問題。發(fā)展可再生能源是解決上述問題的有效途徑之一。太陽能在可再生能源中具有以下獨(dú)特的優(yōu)勢:第一,太陽能不受地域限制,可以直接收集利用;第二,太陽能是最好的清潔能源之一;第三,太陽能儲備充足,每年太陽輻射在地球上的能量將近130萬億噸煤。太陽能電池是直接利用太陽能的有效途徑,其種類繁多,包括硅基太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池以及染料敏化太陽能電池等等。其中,染料敏化太陽能電池因其具有制造過程簡單、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而成為科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。染料敏化劑是染料敏化太陽能電池的重要組分之一,對電池的整體效率起著至關(guān)重要的作用。與金屬類染料相比,有機(jī)染料具有原材料豐富、摩爾吸光率高、制備工藝簡單以及分子結(jié)構(gòu)可調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)。但是,目前有機(jī)敏化劑類電池的光電轉(zhuǎn)換效率還普遍偏低,嚴(yán)重制約了其大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。所以,尋找高效、廉價(jià)的有機(jī)敏化劑是染料敏化太陽能電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。有機(jī)染料結(jié)構(gòu)多變,樣式繁多,如何從諸多的染料中挑揀出性能優(yōu)異的敏化劑是提升電池整... 

【文章來源】：河南大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

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第一章緒論31.2.2染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)與工作原理染料敏化太陽能電池(DSSC)是一種直接將太陽輻射轉(zhuǎn)化為電流的半導(dǎo)體光伏器件。主要由圖1-2所示的四部分組成：(1)光電陽極，由沉積在透明導(dǎo)電玻璃基板上的中孔氧化物層(通常為TiO2)組成，用來分離和傳輸電荷。(2)敏化劑，染料敏化太陽能電池的核心組成部分之一，主要是捕獲太陽光并產(chǎn)生激發(fā)電子。(3)對電極，通常是由鍍鉑導(dǎo)電玻璃基板制成，主要是催化還原處于氧化狀態(tài)的電解質(zhì)。(4)氧化還原電解質(zhì)，收集對電極上的電子，促進(jìn)染料的再生；考慮到器件的穩(wěn)定性，通常采用I-/I3-與Co(II/III)氧化還原對。圖1-2染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理染料敏化太陽能電池的工作原理類似于光合作用，主要包括以下幾部分：(1)染料相當(dāng)于植物中的葉綠素，是光收集元件，吸收太陽光后電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，隨即激發(fā)態(tài)的電子注入到TiO2半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中；(2)電子擴(kuò)散至導(dǎo)帶基底后流入外電路；(3)處于氧化態(tài)的染料被電解質(zhì)還原再生；(4)氧化態(tài)的電解質(zhì)從對電極接受電子后被還原，從而完成一次循環(huán)。在太陽光的照射下，此循環(huán)過程可以一直進(jìn)行，持續(xù)產(chǎn)生光電流。

第一章緒論5圖1-3多吡啶釕(II)配合物以及N3、N719和N749染料的分子結(jié)構(gòu)式圖1-4染料RC-T51、RC-T52和RC-T53的分子結(jié)構(gòu)式卟啉化合物因在可見光區(qū)具有很強(qiáng)的光吸收能力和可修飾反應(yīng)位點(diǎn)受到了眾多研究者廣泛而深入的研究。2009年，Diau,Yeh及同事開發(fā)了第一個D-π-A型“推拉”卟啉染料，其代表性分子編碼為YD1[14](圖1-5)。與參考染料YD0(圖1-5)相比，YD1的光電轉(zhuǎn)換效率為6.0%，大大高于YD0的2.4%�；赮D1開拓性的工作，該研究小組于2010年報(bào)道了一系列基于二芳基氨基供體的染料，其中代號YD2(圖1-5)染料效率可達(dá)6.56%。這為后來開發(fā)具有里程碑意義的染料YD2-o-C8[15]和SM315[16](圖1-6)奠定了堅(jiān)實(shí)的基矗目前，使用鈷基電解質(zhì)的敏化劑SM315的光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)13%。迄今為止依舊是此類敏化劑最高效率保持者。Zhou等人在染料SM315和SGT-021(圖1-7)的


本文編號：3280962