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染料敏化太阳能电池对电极材料优化的研究进展

2021-07-07曹培心

广州化学 2021年3期
关键词:效率

薛 果,曹培心,王 敏*

(扬州大学 广陵学院,江苏 扬州 225000)

进入21世纪以来,由于环境污染严重,传统燃料日益减少,世界各国将目光逐渐放在了探索可再生能源上。太阳能以廉价、可持续再生的优势,吸引了研究人员的注意,成为未来新型清洁能源之一。为了充分利用太阳能来缓解能源短缺的危机,太阳能电池逐渐被开发利用。1991年,O’regan领导的研究人员首次开发了染料敏化太阳能电池(DSSC),获得了能量转换效率达7.1%[1],自此,以成本廉价、工艺简单、性能稳定为优点的DSSC引起了研究者的广泛关注[2]。

对电极材料种类直接影响着电池的光电转换效率,因此对电极是染料敏化太阳能电池重要组成部分。铂电极是被公认的DSSC光电性能最优的对电极,但是铂价格昂贵,制备成本较高,因此,一些非铂系列的对电极相继而生[3-5]。目前,此类型的对电极薄膜材料研究进展还未有报道。本文首先简要介绍DSSC的结构和工作原理,其次重点阐述了近年来不同对电极材料应用于DSSC中取得的进展,详细综述了Pt对电极、碳对电极、复合对电极应用在染料敏化太阳能电池的发展历程,分析了对电极薄膜材料的性能对DSSC的光电性能优化影响。最后总结了制备催化性能好的新型非Pt系列对电极薄膜材料的必要性。

1 DSSC的结构与工作原理

染料敏化太阳能电池是由对电极、电解液、光阳极、染料(可再生)四个部分组成的“三明治”结构,结构工作原理如图1,染料受光激发后,从低能态的基态物质跃迁到高能态的激发态物质,具有氧化性高能态的染料分子把电子注入半导体的导带中,导带中的电子流入外电路,完成了电流的循环。……

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