文档介绍：目前,DSSC的光电转化效率已能稳定在13%以上,寿命能达15~20年,且其制造成本仅为硅太阳能电池的1/5~1/10。低成本是DSSC的突出优势。
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DSSC发展简介
1991年,Grätzel 《Nature》上发表了关于染料敏化纳米晶体太阳能电池(DSSC)的文章,以较低的成本得到了>7%的光电转化效率, 为利用太阳能提供了一条新的途径。
1997年,该电池的光电转换效率达到了10%~ 11%,短路电流达到18 mA/cm2,开路电压达到720 mV。
1998年,采用固体有机空穴传输材料替代液体
2013年由瑞士洛桑联邦理工学院(Michael Gratzel)的研究小组、英国牛津大学和日本桐荫横滨大学的研究小组,分别独立开发出了转换效率超过15%的固体型染料敏化太阳能电池。
电解质的全固态 Grätzel 电池研制成功,其单色光电转换效率达到33%,从而引起了全世界的关注。
生产工艺简单,易于大规模工业化生产;
制备电池耗能较少,能源回收周期短;
制成透明的产品,应用范围广;
在各种光照条件下使用;
光的利用效率高;
对光阴影不敏感……
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优势
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DSSC的组成
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叶绿体的结构
纳米晶半导体网络结构相当于叶绿体的内囊体,起着支撑敏化剂染料分子、增加吸收太阳光的面积和传递电子的作用。
敏化剂染料分子相当于叶绿体中的叶绿素,起着吸收太阳光光子的作用。
DSSC和植物的光合作用
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DSSC的工作原理
光电阳极:
Dye + hν→Dye* (染料激发)
Dye*→Dye++e-(TiO2)(产生光电流)
Dye++- →Dye+-(染料还原)
阳极发生的净反应为:
-+hν→-+e-(TiO2)
对电极:
-+e-(Pt)→-(电解质还原)
整个电池的反应结果为:
e-(Pt)+hν→e-(TiO2)(光电流)
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太阳电池受载特性曲线
(1)短路电流(Isc ):当太阳电池的
输出端短路时(V=0)。与入射光强
度成正比。
(2)开路电压(Voc ) :当太阳电池的
输出端开路时(I=0).
(3)填充因子:接上负载R时,所得的
负载I-V曲线如图。当负载Rm使功率输出为最大时,对应的最大功率
Im、Vm:最佳工作电流和最佳工作电压。填充因子
FF愈大则输出功率愈高;FF取决于入射光强、材料的禁带宽度、串联和并联电阻等
DSSC的评价技术指标
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(4)太阳电池转换效率( ):最大输出功率与照射到
太阳电池的总辐射能(Pin)之比。
首要的关键指标:决定着电池的成本、质量、材料
消耗、辅助设施等许多因素