染料敏化电池的电解质.pptVIP

在电解质体系中加入了纳米类物质，这类物质依靠本身特有的性质，在电解质体系中通过化学或物理交联与小分子凝胶剂或聚合物凝胶剂共同构成准固态电解质。无机纳米颗粒凝胶剂主要应用于离子液体。这是因为离子液体具有较强的极性，能与无机纳米颗粒表面的羟基形成氢键等物理作用而使离予液体固化成凝胶态。目前，用于准固态太阳能电池电解质的无机纳米颗粒凝胶剂主要有纳米SiO2、纳米TiO2、碳黑、碳纳米管等。纳米颗粒凝胶电解质这种方法原料来源丰富、制作方式简单,为低价快速地生产DSC提供了一个新的思路。Lu等发现了一种新颖的有机溶液基准固态电解质。在含四丙基铵离子的电解液中加入商业的氰基丙酸盐黏合剂，在实验中使用这种电解质的电池获得了4.2%的光电转换效率。稳定性好，光照下对电极材料不具有腐蚀性，不破坏染料的化学性质；透明或在可见光区吸收率低；氧化还原电势与染料能级相匹配；电子-空穴迁移速度快，能够快速与氧化态染料发生反应，提高光电流；能与TiO2多孔薄膜保持良好界面接触。固体电解质应具备的条件是：固态电解质*1、相对论1905年，20世纪最伟大的科学天才爱因斯坦在他26岁时创立了狭义相对论，提出了不同于经典物理学的崭新的时空观和质(m)能(E)相当关系式E＝mc2(此处光速C＝3×108米/秒)，在理论上为原子能的应用开辟了道路。1915年，爱因斯坦又创立了广义相对论，深刻揭示了时间、空间和物质、运动之间的内在联系——空间和时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的。它成为了现代物理学的基础理论之一。2、量子力学1900年，普朗克创立了量子论，提出能量并非无限可分、能量的变化是不连续的新观念。1905年，爱因斯坦提出了光量子论，揭示了光的“波粒二象性”。1913年，玻尔把量子化概念引进原子结构理论。1923年，德布罗意提出物质波理论。1925年，海森伯和薛定谔分别建立矩阵力学和波动力学。1928年，26岁的狄拉克提出电磁场中相对论性电子运动方程和最初形式的量子场论，使包括矩阵力和波动力学在内的量子力学取得了重大的进展。建立在等离子体所内的500W规模的小型示范电站小面积电池（0.2cm2）光电转换效率达8.95%单片电池（面积4?0.75cm2）光电转换效率达7.7%大面积（从10cm×10cm到15cm×20cm）电池，其光电转换效率达5%以上，为国际上相同电池的较好结果*(1)染料敏化太阳电池采用的透明导电玻璃主要是掺锡氧化铟(ITO)和掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃，方块电阻一般要求为10~20Ω/□，透光率在85%以上，主要作用是收集、传输正、负电极的电子。(2)染料敏化太阳电池中的纳米TiO2膜是多孔状的，禁带宽度为3.2eV，主要作用是利用其大的表面积来吸附单分子层染料，同时也是电荷分离和传输的载体。(3)染料敏化剂是DSSC的光捕获天线，它的性能好坏是决定电池光电转换性能的重要因素之一，应具备两个条件：①能吸收很宽的可见光谱；②具有长期的稳定性，即能经得起无数次氧化还原反应，至少要20年以上。(4)在DSSC中，电解质的关键作用是将电子传输给氧化态的染料分子，并将空穴传输给对电极，它的性能好坏直接影响着电池的光电转换效率和长期稳定性。目前用于DSSC的电解质分为三类：液态电解质、准固态电解质和固态电解质。(5)对电极是染料敏化太阳电池的正极，它有三个作用：①接收电池外回路的电子并将它传递给电解质里的氧化还原电对；②吸附、催化；③把工作电极透过的光反射到光阳极膜，提高太阳光的利用率。在染料电池中，好的对电极具有如下特征：高的电催化活性、高比表面、很低的面电阻、高电子传导率以及高的稳定性。**影响电池光电转化效率的因素采光效率有机光敏染料的光吸收性能电子的注入有机光敏材料与纳米微晶半导体材料的能级的匹配收集效率电子在薄膜中的扩散性能*复原染料，传输电荷*电解质在DSCs电池中主要起桥梁作用，一方面，处于氧化态的染料分子需要及时被还原，另一方面，从外电路到达对电极上的电子也需要与电解质中空穴复合来完成电池的内部循环。同时，电解质对电池体系的动力学特性、电池的光电流和光电压也有很大的影响。构成DSCs电池电解质的关键是载流子传输材料。目前最广泛使用的是I－/I－3氧化还原电对，主要是因为I－/I－3电对的氧化还原电势与染料、对电极等能级相匹配，且复合反应速率慢。*准固态电解质是在液态电解质中添加无机纳米材料、有机小分子胶凝剂或有机高分子化合物,形成一个三维空间网络以固化液态电解质,最终形成一个宏观固态、微观液态的结构*3-羟基丙腈(HPN)*染料敏化太阳电池目录背