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染料敏化太阳能电池原理介绍(染料敏化太阳能电池工作原理)

longge6个月前 (11-30)杂文分享135
染料敏化太阳能电池是一种廉价的薄膜太阳能电池,下面我们一起来看看染料敏化太阳能电池原理介绍。

染料敏化太阳能电池原理介绍

结构综合

它主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、反电极和导电基底组成。纳米多孔半导体薄膜通常是金属氧化物(二氧化钛、二氧化锡、氧化锌等)。),聚集在以透明导电膜为DSC负极的玻璃板上。作为一种还原催化剂,反电极通常在带有透明导电膜的玻璃上镀铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛薄膜表面。阳极和阴极之间填充含有氧化还原对的电解液,最常用的是I3/I-型。

操作原理

(1)染料分子经太阳光照射后从基态转变为激发态;

𖲕excited染料分子将电子注入半导体的导带;

𖲖Electrons扩散到导电衬底,然后流入外部电路;

⑶氧化态染料通过还原电解质还原再生;

⑸氧化态的电解液在反电极处接受电子后被还原,从而完成一个循环;

[6]和[7]分别是注入二氧化钛导带的电子与氧化染料之间的复合和导带上的电子与氧化电解质之间的复合。

结果表明,只有非常接近二氧化钛表面的敏化剂分子才能成功地将电子注入二氧化钛的导带,多层敏化剂的吸附会阻碍电子的传输。染料激发态寿命短,因此必须与电极紧密结合,最好化学吸附在电极上。染料的光谱响应范围和量子产率是影响DSC光子捕获的关键因素。到目前为止,电子在染料敏化二氧化钛纳米晶电极中的传输机制还不是很清楚,需要进一步研究。

染料敏化太阳能电池的优势

从经济角度来看,如果批量生产,电池的成本将在5-10元/(峰值瓦)[3]左右,而普通硅电池的成本将在20-40元/(峰值瓦),因此染料敏化太阳能电池非常适合批量生产,满足城市居民和广大农村地区的需求,尤其是中国偏远地区近7000万人的用电量。

从战略上讲,我国是一个能源消费大国,尤其是电力短缺严重影响了我国经济的持续稳定发展。然而,核电和火电所需的燃料都非常有限,这也对环境造成了严重的污染。因此,我国应特别重视太阳能这一可再生绿色能源的开发利用。为经济、环境、社会协调发展奠定良好基础。

从实用的角度来看,从染料敏化太阳能电池的结构可以看出,电池由透明导电玻璃、染料和一定颜色的电解质组成,因此可以通过适当选择染料和电解质的颜色以及二氧化钛薄膜的厚度来控制整个电池的透光率,从而使电池可以用作窗玻璃,即透光和电池。

太阳给地球多少能量?

太阳能在我国占三分之二,年辐射量超过60万焦耳/平方厘米,地表每年吸收的太阳能约相当于17万亿吨标准煤。(我国煤炭总储量约6000亿吨)换句话说,地表每年吸收的太阳能可相当于我国煤炭总储量的280多倍。

每年太阳通过大气层向地球输送的能量高达3×1024焦耳。这种自由清洁的能源是地球发展的可靠保障。据统计,人类每年在地球上的能源需求总量约为4.363×1020焦耳,这意味着如果我们能收集到十分之一到十分之二的能量,就足够我们使用了。

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