天然染料敏化纳晶薄膜太阳能电池3.PDF

一项展示电子转移和纳米科学的技术———天然染料敏化 纳晶薄膜太阳能电池 Smestad G P 　　Gratzel¨ M 摘 　要 　　介绍了一种利用从植物浆果中提取出来的天然的花青染料 ,来制作一种独特的太阳能光电 池的技术. 它可以充分利用少量的原材料 ,给低年级大学生们提供一个学习生物、物理化学、光谱学、环 境科学和电子转移等许多交叉学科的基本原理的机会. 关键词 　　太阳能电池 ,染料 , 电极,二氧化钛 DEMONSTRATING EL ECTRON TRANSFER AND NANOTECHNOLOGY : A NATURAL DYE SENSITIZED NANOCRYSTALL INE ENERGY CONVERTER Smestad G P 　　Gratzel¨ M Abstract 　　A unique solar cell fabrication procedure has been developed , using natural anthocyanin dyes extracted from berries. It can be reproduced with a minimum amount of resources , providing an interdisciplinary approach for lowerdivision undergraduate students learning the basic principles of bio logical extraction , physical chemistry , spectroscopy , environmental science , and electron transfer. Key words 　　solar cell , dye , electrode , titania. 　　电子转移是力能学中的最基本的原理 ,也 在纳米晶体染料敏化太阳能光电池中 ,有机染 是推动人类发展的最基本的原因之一. 它既存 料既可以用来吸收太阳光 ,又可以产生激发态 在于具有生命的、细胞中的线粒体膜中 ,又在绿 电子;就像光合作用一样 ,一层网状的多孔纳米 色植物和藻类植物中具有光合作用细胞的类囊 ( + ) 二氧化钛膜代替了辅酶 Ⅱ NADP 和 CO2 作 体膜中出现. 虽然目前我们仍然依赖于石油和 为电子的受主 ; I - 离子和 I - 离子分别代替了 3 农产物来实现电子与能量的转移 ,来为人类服 水和氧气 ,作为电子施主和氧化物. 与人类在生 务 ,但对即将来临的 21 世纪来说 ,一个巨大的 物界中所发现的光合作用和呼吸一样 ,太阳能 挑战是设计出一种能把能源以一种最经济的形 推动着电池中电化学过程的再生和循环 ,并把 式直接满足人类的需要. 以下所介绍的就是在 太阳能转变为电能后形成一个封闭的循环. 虽 实验室里 ,大约只需 3 个小时 ,即可展示天然和 然目前实验室中染料敏化太阳能光电池的光电 人造太阳能转换的全过程. 转换效率已超过 10 % ,且电流密度达 16mA/ cm2 ,但用于电池中的染料光敏化剂 ———钌吡 1 　技术背景