簡介

染料敏化太陽電池主要是模仿光合作用原理，研制出來的一種新型太陽電池。

其主要優勢是：原材料豐富、成本低、工藝技術相對簡單，在大面積工業化生產中具有較大的優勢，同時所有原材料和生產工藝都是無毒、無污染的，部分材料可以得到充分的回收，對保護人類環境具有重要的意義。自從1991年瑞士洛桑高工(EPFL)M. Grtzel教授領導的研究小組在該技術上取得突破以來，歐、美、日等發達國家投入大量資金研發。

結構組成

主要由納米多孔半導體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質、對電極和導電基底等幾部分組成。納米多孔半導體薄膜通常為金屬氧化物(TiO2、SnO2、ZnO等)，聚集在有透明導電膜的玻璃板上作為DSC的負極。對電極作為還原催化劑，通常在帶有透明導電膜的玻璃上鍍上鉑。敏化染料吸附在納米多孔二氧化鈦膜面上。正負極間填充的是含有氧化還原電對的電解質，最常用的是I3-/I-。

⑴ 染料分子受太陽光照射后由基態躍遷至激發態;

⑵ 處于激發態的染料分子將電子注入到半導體的導帶中;

⑶ 電子擴散至導電基底，后流入外電路中;

⑷ 處于氧化態的染料被還原態的電解質還原再生;

⑸ 氧化態的電解質在對電極接受電子后被還原，從而完成一個循環;

⑹ 和 ⑺ 分別為注入到TiO2 導帶中的電子和氧化態染料間的復合及導帶上的電子和氧化態的電解質間的復合

研究結果表明：只有非常靠近TiO2表面的敏化劑分子才能順利把電子注入到TiO2導帶中去，多層敏化劑的吸附反而會阻礙電子運輸;染料色激發態壽命很短，必須與電極緊密結合，最好能化學吸附到電極上;染料分子的光譜響應范圍和量子產率是影響DSC的光子俘獲量的關鍵因素。到目前為止，電子在染料敏化二氧化鈦納米晶電極中的傳輸機理還不十分清楚，有Weller等的隧穿機理、Lindquist等的擴散模型等，有待于進一步研究。

特點

DSC與傳統的太陽電池相比有以下一些優勢：

⑴壽命長：使用壽命可達15-20年;

⑵結構簡單、易于制造，生產工藝簡單，易于大規模工業化生產;

⑶制備電池耗能較少，能源回收周期短;

⑷生產成本較低，僅為硅太陽能電池的1/5～1/10，預計每蜂瓦的電池的成本在10元以內。

⑸生產過程中無毒無污染;

經過短短十幾年時間，染料敏化太陽電池研究在染料、電極、電解質等各方面取得了很大進展。同時在高效率、穩定性、耐久性、等方面還有很大的發展空間。但真正使之走向產業化，服務于人類，還需要全世界各國科研工作者的共同努力。

這一新型太陽電池有著比硅電池更為廣泛的用途：如可用塑料或金屬薄板使之輕量化，薄膜化;可使用各種色彩鮮艷的染料使之多彩化;另外，還可設計成各種形狀的太陽能電池使之多樣化。總之染料敏化納米晶太陽能電池有著十分廣闊的產業化前景，是具有相當廣泛應用前景的新型太陽電池。相信在不久的將來，染料敏化太陽電池將會走進我們的生活。