张 威，桃 李，王 浩，张 军

(湖北大学物理与电子科学学院 铁电压电材料与器件湖北省重点实验室,湖北 武汉 430062)

1 前 言

自1991年Grätzel领导的研究小组制作出第一块光电转化效率为7.1%的二氧化钛(TiO2)纳米多孔薄膜染料敏化太阳电池(DSSC)以来[1]，因其成本低廉、制备工艺简单、转换效率高等特点，得到了广泛的关注并迅速发展起来[2, 3]。

DSSC的经典结构是“三明治”夹心结构(图1)，主要由导电基底、半导体纳米多孔薄膜(多为TiO2、ZnO等)、染料敏化剂(N719、C101等)、含有氧化还原电对(I-/I3-、或Br-/Br3-、SeCN-/(SeCN)2、SCN-/(SCN)2等[4-6])的电解质和对电极(如涂有Pt的导电玻璃[7]、PEDOT[8]、MoS2[9, 10]、C[11, 12]等)几个主要部分组成[13,14]。当太阳光照射在光阳极时，染料分子吸收太阳光能量，从基态跃迁到激发态。激发态的染料分子将电子注入到TiO2导带中，同时染料分子失去电子变为氧化态。注入到TiO2导带中的电子可快速到达膜与导电玻璃的接触面并且在导电基底上富集，再经外电路流向对电极。而电解质中I-还原氧化态的染料使其再生，与此同时I-被氧化生成I3-，I3-在对电极表面获得电子，被还原成I-，从而完成一个循环[15-17]。

图1 染料敏化太阳电池结构示意图Fig.1 Structure of dye-sensitized solar cell

电解质作为DSSC的重要组成部分[18]，根据其存在状态可以分为液态电解质、固态电解质和准固态电解质3类。

液态电解质主要由有机溶剂(常为乙腈、戊睛和甲氧基丙腈等腈类和γ-丁内酯等酯类物质)、氧化还原电对和添加剂等构成。因具有离子导电率高、对TiO2纳米多孔薄膜浸润性较好等优点，因此基于液态电解质制备的DSSC具有较高的光电转换效率。……