3DSSC产业化研究现状和面临的问题.doc

3 DSSC 产业化研究现状 为了实现产业化， 必须进行大面积的DSSC 研究。1996年，Kay 等制备了第1 块采用Z 型联接的大面积DSSC 组件[10]，转换效率达到了5.29%。随后有关大面积DSSC 的研究在世界范内兴起，制备了采用不同形式联接的DSSC 大面积组件[11-14]，转换效率进一步提高， 目前最高的DSSC 组件转换效率已达到7%[15]，达到了工业化的要求。制备大面积DSSC 最关键的技术是密封技术及如何降低电池之间串并联电阻。目前世界各大太阳能电池生产商如，Sharp、ECN、Kriya 等纷纷建立了DSSC 试验性电站，并且运行良好，对DSSC 的稳定性作全面的测试和检验，为DSSC 的产业化提供必要的数据。DSSC 正逐渐从实验室走向实际应用。 4 DSSC 存在问题及面临的挑战 经历10 多a 的发展，DSSC 研究取得长足的进步，光电转换效率已超过11%。尽管如此，仍存在不少问题：（1）纳米TiO2膜：当前主要采用水热法制备纳米晶TiO2膜，需要一个高??烧结过程，较耗能，也不能在有机聚合物基体上制备纳米晶TiO2膜。研究TiO2膜的低温制备技术是DSSC 研究的一个重要方面。还有，电子在纳米晶TiO2网格中的传输过程中与电子受体的复合会引起电流损失， 这个问题在电极面积放大时尤为严重，因此，需要在探索电极微结构与光电性质的基础上，优化纳米晶膜，使注入电子在传输过程中的损失达到最小。此外研究电子在纳米TiO2膜内的输运机理，设计膜的结构，使电子的输运更为高效也是重要的研究内容。 （2）敏化染料：目前，通常使用的钌吡啶染料虽然可以获得较高的量子效率，但是它的吸收带边约在700nm，不能有效 利用太阳光谱中近红外区的能量。此外稀有金属钌价格较高。因此研究高效、宽光谱响应、低价的纯有机敏化剂是重要研究方向。而且由于单一染料不可能在整个可见光区都有强吸收，因此今后可以利用几种染料的共敏化作用， 设计合成全光谱吸收的“黑染料”，这可以使电池充分利用太阳光，提高总的效率。 （3）液体电解质虽然容易获得高的转换效率，但由于溶剂易于挥发和泄漏，户外长程稳定性令人担忧。固体电解质稳定性好，但电导率低、界面亲和性差，导致较低的光电转换效率。研究高稳定性、高电导率、界面亲和的凝胶（准固态）电解质是必须的，也是DSSC 太阳能电池实用化的前提。（4）铂对电极虽然能获是高的效率，但相对来说成本较 高，寻求合适的替代材料如碳对电极、聚合物对电极是研究的方向。 （5）对于染料敏化太阳能电池及微观尺度内电子转移的本质规律的研究，这将有助于更好地优化电池，设计出更有利 于光吸收、电子注入和传输的DSSC 太阳能电池， 也为DSSC太阳能电池走向实用化奠定坚实的基础。经历10 多a 的研究与发展， 染料敏化太阳能电池有了很大的进步，其最大的优势在于利用廉价的原材料、简单的制备工艺，实现高效、稳定的光电转换，克服了长期困扰太阳能电池发展和广泛应用的难题，具有非常好的应用前景。目前，我国在染料敏化纳米薄膜太阳能电池的科学研究和产业化研究上都与世界研究水平相接近， 中国科学院等离子体物理研究所、中国科学院化学研究所、北京大学、华侨大学、大连理工大学和东南大学等在DSSC 基础研究上取得了较好的效果，且在 该领域有一定的影响。国际上的许多大公司和科研机构也正在投入大量人力、物力和财力对其商业化展开深入研究，相信在不久的将来，其必将走向实用化，为我们提供清洁与无限的太阳能源。 10 Kay A., Gratzel M. Low cost photovoltaic modules based on dye sensitized nanocrystalline titanium dioxide and carbon powder. Solar Energy Materials and Solar Cells, 1996, 44 11 Biancardo M., West K., Krebs F. C. Optimizations of large area quasisolid- state dye-sensitized solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2006, 90 12 Kumara G. R. A., Kaneko2 S., Konno A., Okuya M., Murakami K., Onwona- agyeman B., Tennakone K. Large Area Dye-sensitized Solar Cells: Material Aspects of Fabrication. Progress in Photovoltaics: Rese