文档介绍：第一章染料敏化纳米晶太阳能电池的历史发展及研究现状
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第一章染料敏化纳米晶太阳能电池的历史发展及研究现状1-2
法国科学家HenriBecquerel于1839年首次观察到光电转化现象3，但是直到1954年第一个):电路处于开路(电阻为无穷大)时的光电压称开路光电压；填充因子(FillFactor,FF)：电池具有最大输出功率(P^)时的电流(Iopt)和电压(Vopt)的乘积与短路光电流和开路光电压乘积的比值称为填充因子。
FF=P/(IxV)=(IxV)/(IxV)()
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光能-电能转化效率⑴)：电池的最大输出功率与输入光功率(Pin)的比值称为光能-电能转化效率，又叫能量转化效率。
耳=P/P.=(FFxIxV)/P.()
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第一章染料敏化纳米晶太阳能电池的历史发展及研究现状
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Photovoltage/mV
700
208642^.Eo<E二ualmoooud
-V曲线
，短路光电流为I-V曲线在纵坐标上的截距，而开路光电压为曲线在横坐标上的截距。短路光电流为电池所能产生的最大电流，此时的电压为零。开路光电压为电池所能产生的最大电压，此时的电流为零。曲线的拐点（x）对应着最大输出功率时的电流和电压，另外该点所对应的矩形面积即为最大输出功率。具有短路光电流和开路光电压值的那一点（实际上没有这一点）所对应的矩形面积为电池理论上所能产生的最大功率。拐点所对应的面积（实际产生的最大功率）与最大面积（理论功率）之比即为填充因子。很显然，它是影响电池输出性能的一个重要参数。短路光电流和开路光电压是电池最重要的参数，较高的短路光电流和开路光电压值是产生较高能量转化效率的基础。对于短路光电流和开路光电压都相同的两个电池，制约其效率大小的参数就是填充因子，填充因子大的能量转化效率就高****惯上，将白光下的能量转化效率称为总能量转化效率，而单色光下的能量转化效率用耳（九）表示。
染料敏化纳米晶太阳能电池的结构及工作原理

染料敏化纳米晶太阳能电池主要可以分为三部分：工作电极、电解质和对电极。在导电基底上制备一层多孔半导体膜，然后再将染料分子吸附在多孔膜中,这样就构成工作电极。电解质可以是液态的，也可以是准固态或固态的。对电极一般是镀有一层铂的导电玻璃。
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e
。在光电流产生过程中，电子通常经历以下七个过程：
染料(D)受光激发由基态跃迁到激发态(D*):
D+h—D*()
激发态染料分子将电子注入到半导体的导带中(电子注入速率常数为kinj):
D*—D++e-(CB)()
I-离子还原氧化态染料可以使染料再生：
3I-+2D+—I3-+D()
导带中的电子与氧化态染料之间的复合(电子回传速率常数为kb):
D++e-(CB)—D()
导带(CB)中的电子在纳米晶网络中传输到后接触面(backcontact，用BC表示)后而流入到外电路中:
e-(CB)—e-(BC)()
纳米晶膜中传输的电子与进入二氧化钛膜孔中的I3-离子复合(速率常数用ket
I3-+2e-(CB)—3I-()
⑦I3-离子扩散到对电极(CE)上得到电子再生：
I3-+2e-(CE)—3I-()
染料激发态的寿命越长，越有利于电子的注入,而激发态的寿命越短，激发态分子有可能来不及将电子注入到半导体的导带中就已经通过非辐射衰减而跃迁到基态。②、④两步为决定电子注入效率的关键步骤。电子注入速率常数(kinj)与逆反应速率常数(kb)之比越大(一般大于3个数量级)，电荷复合的机会越小，电子注入的效率就越高。I-离子还原氧化态染料可以使染料再生，从而使染料不断地将电子注入到二氧化钛的导带中。
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I-离子还原氧化态染料的速率常数越大，电子回传被抑制的程度越大，这相当于I-离子对电子回传进行了拦截（iPerception）。步骤⑥是造成电流损失的一个主要原因，因此电子在纳米晶网络中的传输速度（步骤⑤）越大，而且电子与I3-离子复合的速率常数ket越小，电流损失就越小，光生电流越大。步骤③生成的I3-离子扩散到对电极上得到电子变成I-离子（步骤⑦），从而使I-离子再生并完成电流循环。
在常规的半导体太