染料敏化太阳能电池材料ppt课件

染料敏化太阳能电池dye sensitized solar cells染料敏化太阳能电池dyesensitizedsolarPPT模板下载： Background01基本概念Basic Conception02未来展望Future Prospect05参考文献Reference06阳极材料Anode material03对电极材料Counter electrode materials 04PPT模板下载： ONEPART TWOPART THREE太阳能因其清太阳能因其清洁洁无无污污染、染、储储量巨大、不受地域限制等量巨大、不受地域限制等优优点一直被点一直被认为认为是最有是最有潜力的新能源潜力的新能源研究背景4由于世界人口的剧烈增长、人类社会文明的不断发展和进研究背景5PART FOUR太阳能电池的发展最早可以追溯到年法国的在液体电解质中发现的光生伏特效应，他以涂有氧化铜或鹵化银的金属电极浸入稀电解质溶液中，在光照的条件下产生电流。随后用硒做出了实际的太阳能电池，但一直到20世纪中期，虽经各方努力，硒只能将太阳光的1%左右转换为电能，因此并没有实用化的器件产生。直到年美国实验室的和首次制备了转换效率为的6%单晶硅太阳能电池，揭开了太阳能电池应用的序幕。在随后的数十年时间里，非晶硅、非晶硅薄膜、砷化镓、硫化镉、铜铟镓硒、有机聚合物和染料敏化等各类太阳能电池相继被研发出来。研究背景5PARTFOUR太阳能电池的发展最早可以PARTTWO基本概念PART基本基本概念7 染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池。染料敏化太阳能电池是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：1.原材料丰富、成本低 2.工艺技术相对简单，适合工业化生产 3.环保无毒、无污染基本概念7染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用发展年表8Moore等人首次提出“敏化”的概念，他们在涂覆染料赤藓红的卤化银电极上发现了光电现象。18871968年19912014Tributsh等人发现吸附过染料的半导体在一定条件下可以产生电流，并提出了激发态染料可以产生电子注入型半导体导带的机理GratzelM.于Nature上发表了关于染料敏化纳米晶体太阳能电池的文章以较低的成本得到了7%的光电转化效率MichaelGrtzel课题组刷新染料敏化太阳能电池效率，最终达到13%发展年表8Moore等人首次提出“敏化”18871968年1基本结构9 染料敏化太阳能电池由五部分组成：导电基底、染料、纳米晶氧化物薄膜、电解质和对电极基本结构9染料敏化太阳能电池由五部分组成：导电基底、基本原理10主反应背反应基本原理10主反应背反应基本原理11基本原理11PARTTHREE阳极材料PART阳极材料理论研究13光阳极材料旳类型n n纳米晶氧化物薄膜纳米晶氧化物薄膜构成的光阳极是染料敏化太阳能电池最重要的组成部分，具有吸附染料、分离电荷以及传输光生载流子的功能.一维纳米材料在光阳极中的应用n光阳极材料必须满足以下几个条件：高的比表面积，纳米晶传输电子的速度要快，纳米晶网络中的缺陷必须尽量少TiO2由于具有合适的禁由于具有合适的禁带宽带宽度，度，优优越的光越的光电电、介、介电电性能和良好的光性能和良好的光电电化学化学稳稳定性，一直以来都是染料敏定性，一直以来都是染料敏化太阳化太阳电电池中光阳极材料研究的核心。池中光阳极材料研究的核心。理论研究13光阳极材料旳类型纳米晶氧化物薄膜构成的光阳极是染理论研究14一维纳米材料在光阳极中的应用n n（一）一维无序纳米材料（一）一维无序纳米材料 一维结构纳米棒可以提高电子在纳米晶薄膜中的传输速度理论研究14一维纳米材料在光阳极中的应用（一）一维无序纳米材理论研究15一维纳米材料在光阳极中的应用n n（二）一维有序纳米材料（二）一维有序纳米材料一维有序纳米材料是在导电基底表面构筑垂直于基底面的定向排列的一维纳米阵列，这样光生电子可以在氧化物薄膜中以最短的传输距离被传输到导电基底。理论研究15一维纳米材料在光阳极中的应用（二）一维有序纳米材理论研究16一维纳米材料在光阳极中的应用n n（二）一维有序纳米材料（二）一维有序纳米材料一维有序纳米材料是在导电基底表面构筑垂直于基底面的定向排列的一维纳米阵列，这样光生电子可以在氧化物薄膜中以最短的传输距离被传输到导电基底。理论研究16一维纳米材料在光阳极中的应用（二）一维有序纳米材理论研究17散射材料在光阳极中的应用n n高效率的太阳能高效率的太阳能高效率的太阳能高效率的太阳能电电电电池池池池，一方面要保证光生电子的高效收集，即前面所述通过一维光阳极材料将电子快速传输到导电基底，另一方面就是要提高太阳能电池的光捕获能力散射材料在光阳极中的应用n（一）镜面型散射材料理论研究17散射材料在光阳极中的应用高效率的太阳能电池，一方理论研究18散射材料在光阳极中的应用n n（二）空心型散射材料（二）空心型散射材料理论研究18散射材料在光阳极中的应用（二）空心型散射材料理论研究19散射材料在光阳极中的应用n n（三）多功能的复合型散射材料（三）多功能的复合型散射材料理论研究19散射材料在光阳极中的应用（三）多功能的复合型散射PARTFOUR对电极材料PART对电极材料理论研究21染料敏化太阳能电池对电极材料研究进展n n对电极在染料敏化太阳能电池中主要担负电解质中离子的还原，使电解质中的氧化还原电对对电极在染料敏化太阳能电池中主要担负电解质中离子的还原，使电解质中的氧化还原电对处于平衡状态。为了使碘三离子的还原反应顺利地进行，需要采用具有一定催化活性的材料处于平衡状态。为了使碘三离子的还原反应顺利地进行，需要采用具有一定催化活性的材料来作为对电极。来作为对电极。Pt对电极材料n铂（Pt）直是最经典的对电极材料，铂的负载方法不同对最终对电极的催化活性和成本都直是最经典的对电极材料，铂的负载方法不同对最终对电极的催化活性和成本都有很大影响。有很大影响。理论研究21染料敏化太阳能电池对电极材料研究进展对电极在染料理论研究22染料敏化太阳能电池对电极材料研究n n（一）（一）PtPt对电极材料对电极材料对电对电极材料极材料理论研究22染料敏化太阳能电池对电极材料研究（一）Pt对电极理论研究23染料敏化太阳能电池对电极材料研究n n（二）新型对电极材料（二）新型对电极材料电对电极材料极材料铂作为一种稀缺贵金属，价格高昂，因此开发一些新型材料替代钼颗粒对降低染料敏化太阳能电池成本有重要意义。碳材料如石墨粉、碳纤维、碳纳米管和石墨稀开始被用于对电极材料，近年來，过渡金属氮化物也被开发出来用于对电极。理论研究23染料敏化太阳能电池对电极材料研究（二）新型对电极PARTFIVE未来展望PART未来展望理论研究25展望染料敏化太阳能电池领域发展了二十多年，虽然至今没有实现大规模的应用，还是带动了一系列学科的发展。近几年相关领域论文数目出现大幅度下降，不少研究者也纷纷转向其他方向。尽管有人对染料敏化太阳能电池发展前景存疑，但仍旧有部分课题组坚持着相关研究，特别是固态染料敏化太阳能电池方向。理论研究25展望染料敏化太阳能电池领域发展了二十多年，虽然至理论研究26展望给体材料掺入电解质提高染料敏化太阳能电池效率和稳定性这为开发新型的电解质提供了非常好的思路，大家期待出现更多的优质材料，同时也期望固态染料敏化电池出现较大进展。出自：Nature Communications,2016,DOI:10.1038/ncomms13934理论研究26展望给体材料掺入电解质提高染料敏化太阳能电池效率理论研究27展望黑磷量子点作为染料敏化太阳能电池光阴极提高效率中南大学肖思、郭学益和中科院深圳先进技术研究院喻学锋等科学家将基于黑磷量子点的光阴极应用于固态n-型染料敏化太阳能电池，有效提高了光电转换效率。不同于多数近红外吸收的材料只能应用于吸光剂，黑磷量子点既可以作为近红外吸光剂，又可以作为电荷传输层，因此在近红外区的吸收、电荷传输以及电子复合都有明显提高。基于黑磷量子点的染料敏化太阳能电池的效率比基于PANI的效率提高了20%。出自：Advanced Materials,2016,DOI:10.1002/adma.201602382理论研究27展望黑磷量子点作为染料敏化太阳能电池光阴极提高效PARTSIX参考文献PART参考文献理论研究29参考文献理论研究29参考文献THANKSTHANKS