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染料敏化太阳能电池工作原理 染料敏化太阳能电池的特点及应用

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摘要:染料敏化太阳能电池是一种新型太阳电池,以低成本的纳米二氧化钛和光敏染料为主要原料,模拟自然界中植物利用太阳能进行光合作用,将太阳能转化为电能。其主要优势是:原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单,在大面积工业化生产中具有较大的优势,同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的,部分材料可以得到充分的回收,对保护人类环境具有重要的意义。下面就和小编一起了解一下吧。

染料敏化太阳能电池工作原理

染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理,染料敏化太阳能电池具有类似三明治的结构,将纳米二氧化钛烧结在导电玻璃上,再将光敏染料镶嵌在多孔纳米二氧化钛表面形成工作电极,在工作电极和对电极(通常为担载了催化量铂或者碳的导电玻璃)之间是含有氧化还原物质对(常用I2和I-) 的液体电解质,它浸入纳米二氧化钛的孔穴与光敏染料接触。

在入射光的照射下,镶嵌在纳米二氧化钛表面的光敏染料吸收光子,跃迁到激发态,然后向二氧化钛的导带注入电子,染料成为氧化态的正离子,电子通过外电路形成电流到对电极,染料正离子接受电解质溶液中还原剂的电子,还原为最初染料,而电解质中的氧化剂扩散到对电极得到电子而使还原剂得到再生,形成一个完整的循环,在整个过程中,表观上化学物质没有发生变化,而光能转化成了电能。

染料敏化太阳能电池特点

1、寿命长:使用寿命可达15-20年;

2、结构简单、易于制造,生产工艺简单,易于大规模工业化生产;

3、制备电池耗能较少,能源回收周期短;

4、生产成本较低,仅为硅太阳能电池的1/5~1/10,预计每峰瓦的电池的成本在10元以内。

5、生产过程中无毒无污染;

经过短短十几年时间,染料敏化太阳电池研究在染料、电极、电解质等各方面取得了很大进展。同时在高效率、稳定性、耐久性、等方面还有很大的发展空间。但真正使之走向产业化,服务于人类,还需要全世界各国科研工作者的共同努力。

染料敏化太阳能电池应用

这一新型太阳电池有着比硅电池更为广泛的用途:如可用塑料或金属薄板使之轻量化,薄膜化;可使用各种色彩鲜艳的染料使之多彩化;另外,还可设计成各种形状的太阳能电池使之多样化。

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