太陽能電池，一直是大家關(guān)注的熱點(diǎn)之一。通過太陽能電池，我們能夠充分利用綠色能源。上篇文章中，小編對(duì)納米線太陽能電池有所闡述。為增進(jìn)大家對(duì)太陽能電池的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)二氧化鈦納米太陽電池予以介紹。如果你對(duì)太陽能電池具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、二氧化鈦納米太陽電池

(一)簡(jiǎn)介

二氧化鈦納米太陽電池是指由一種在禁帶半導(dǎo)體材料修飾、組裝到另一種大能隙半導(dǎo)體材料上形成的,窄禁帶半導(dǎo)體材料采用過渡金屬Ru以及Os等的有機(jī)化合物敏化染料,大能隙半導(dǎo)體材料為二氧化鈦納米晶并制成電極的太陽能電池。

由于納米技術(shù)的誘人前景和廣泛的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,將太陽能電池與納米技術(shù)相結(jié)合的開發(fā)應(yīng)用更成為研究的熱點(diǎn)。

(二)優(yōu)點(diǎn)

與硅太陽能電池相比,納米二氧化鈦太陽能電池除成本大大降低這一優(yōu)點(diǎn)外還具有以下五個(gè)方面的優(yōu)勢(shì):

①可以制成透明的產(chǎn)品;

②可以在各種光照條件下使用;

③對(duì)光線的入射角度不敏感,可充分利用折射光和反射光;

④可在柔性基底上制備,擴(kuò)大了應(yīng)用范圍;

⑤工作溫度寬,可高達(dá)70攝氏度。

我國市場(chǎng)上主要太陽能電池的商品價(jià)格為:單晶硅50元/瓦,多晶硅30元/瓦,而二氧化鈦納米太陽能電池估計(jì)價(jià)格低于10元/瓦。而且我國很多偏遠(yuǎn)地區(qū)普遍缺乏電能,特別是沙漠,那兒太陽充足,開辟廉價(jià)的太陽能電池是解決這一問題的理想途徑。另外納米而氧化鈦電池也可為各種小型電子產(chǎn)品提供電源。因此開發(fā)和研究以納米晶二氧化鈦為主的太陽能電池具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

二、二氧化鈦納米太陽電池影響因素

(1)納米二氧化鈦膜

納米二氧化鈦的粒徑和膜的微結(jié)構(gòu)對(duì)光電性能的影響很大。首先,納米膜的多孔性使得它的比表面積遠(yuǎn)比其幾何面積大,從而大大提高了其表面吸附能力,有利于染料分子的吸收和吸收太陽光,同時(shí)提高光電量子效率。另外,納米二氧化鈦的粒徑小也會(huì)導(dǎo)致其大的比表面積,但同時(shí)其電極的孔徑將隨著變小。一般情況下,表面積越大,吸附能力越強(qiáng),吸附染料分子越多,光生電流也就越強(qiáng)。但另一方面,孔徑變小不利于光電效率的提高,因?yàn)樾】孜饺玖戏肿雍?剩余的空間太小,導(dǎo)致電解質(zhì)在其中的擴(kuò)散速度降低,從而電流產(chǎn)生效率下降。

除納米二氧化鈦外,其它的半導(dǎo)體氧化物如氧化鋅(ZnO),氧化錫(SnO2)和氧化鈮(Nb2O5)也都可作為二氧化鈦的替代品,但其轉(zhuǎn)化效率都遠(yuǎn)不及二氧化鈦太陽能電池,分別只達(dá)到1.2%,1.4%和4%,盡管它們的禁帶寬度都在3.2左右。

(2)染料敏化劑

染料是染料敏化納米晶太陽能電池中的重要組成部分。敏化劑與半導(dǎo)體表面的化學(xué)鍵合不僅可以使敏化劑牢固的吸附到表面上,而且還可以增強(qiáng)電子耦合及改變表面態(tài)能量,有利于電荷的轉(zhuǎn)移。

研究結(jié)果表明通過優(yōu)化染料敏化劑,如配位體和前趨體及其制備工藝,可以提高二氧化鈦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。如利用銣系列配合物敏化劑,其光電轉(zhuǎn)化效率可超過10%。

(3)電解質(zhì)

染料敏化納米晶太陽能電池的電解質(zhì)溶液中的氧化還原對(duì)一般為I3-/I-,其作用是還原被氧化的染料分子。溶劑和金屬離子的種類變化對(duì)電池的電流輸出影響較大。

另外對(duì)電極的影響也不可忽略。電解質(zhì)中I3-需要在對(duì)電極上得到電子以便再生成I-。一般的對(duì)電極是一層金屬鉑。但鉑的成本太高,不利于電池的廣泛應(yīng)用。由于碳高的導(dǎo)電性能和對(duì)I3-高的催化性能,因此也可利用多孔碳電極作為對(duì)電極,同樣可達(dá)到理想的效果。

(4)電池封裝及結(jié)構(gòu)

致密是影響電池性能和使用壽命的關(guān)鍵,因此封裝材料要求比較高,不僅要抗溫度變化和太陽光爆曬,還要有對(duì)抗電解質(zhì)腐蝕的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。電池組是由多個(gè)單電池組成的,可以提高其輸出功率。它可以串聯(lián)或/和并聯(lián)的方式把多個(gè)單電池組合在一起。

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