染料敏化太阳能电池的介绍及其产业化问题的分析

　　染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池，其主要优势是：原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义（摘自百度百科）。 1991 年Grtzel教授等以纳米多孔TiO2为半导体电极，以Ru络合物作为敏化染料，选用I2/I3- 氧化还原电解质，制作了一种新型的TiO2纳米晶染料敏化太阳能电池（DSSC），在 1sun（AM1。 5:100mW·cm-2 ），即一天中最大的照射条件下，得到了 7.1%的光电转换效率。1997 年Grtzel 教授等将该电池的光电转换效率提高到 10%~11%，短路电流达到 18mA/cm2 ，开路电压达到 720mV。染料敏化太阳能电池的成本仅为硅太阳能电池的 1/5~1/10，其潜在的低成本、相对简单的制作工艺和技术的优势赢得了广泛的关注。1 染料敏化太阳能电池的结构主要包括 3 个组成部分：纳米晶半导体薄膜、染料敏化剂、电解质。而不同的组成部分的不同结构，对染敏电池效率的影响也不同。当前情况下，染料敏化太阳能电池存在许多问题：虽然具有理论转化效率高，制备工艺简单，透明性强，对温度和入射光角度依赖小，成本低（仅为硅系太阳能电池的 1/5 以下）等众多优点，但由于这种新型太阳能电池的发展时间还比较短，在较短时间内，实现产业化，还存在许多问题： 1. 光电转化效率：自从 1991 年 Gratzel 发明 DSC 以来，世界各国研究者竞相模仿，但只能得到 2%一 3%的光电转换效率。通过几年努力，目前一般可达到 7%一 8%的光电转换效率。可见 Gratzel 体系本身就具有很多技术秘密，而要想进一步提高其光电转换效率，还需花很大努力。 2. 长期稳定性： DSC做为能够在户外使用的太阳光发电设备，除了光电转换效率以外，一个非常重要的指标是长期稳定性。DSC一般使用由有机溶剂和含有I-/I3- 一氧化还原对构成的液体电解质，这是损害稳定性的主要原因。高温下封装材料和多孔Ti02 膜的剥离、对电极上的白金胶粒的脱落、敏化染料的脱落等都会对DSC稳定性造成破坏性影响。另一方面，由于使用液体电解质可能引起的电解质的热化学反应分解，由绝缘破坏引起的短路，非可逆光电化学反应等等也有可能破坏其稳定性。