卟啉类有机化合物在染料敏化太阳能电池的应用研究进展

近年来,染料敏化太阳能电池(DSSC)由于低价格、易于制造成大面积、具有较宽的光谱响应范围,可接受的理论转换效率、制造工艺简单、对原料纯度要求不高、寿命长、对环境友好、应用前景广阔等优点而备受关注。染料光敏剂是DSSC的核心材料之一,其性能的优劣将对DSSC光电转化效率起着决定性的作用。介绍了DSSC的基本构造和光电原理,综述了作为光敏化剂的各种卟啉类有机化合物在染料敏化纳米晶太阳能电池中的应用。     

天然染料在染料敏化太阳能电池中的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSCs)为无机固态光伏电池提供了可靠的可代替概念。染料敏化太阳能电池的光电转换效率主要依赖于纳米晶多孔半导体TiO2薄膜电极的染料。由于天然染料的低成本和工艺制备简单的优点,天然染料作为敏化剂已成为DSSC研究热点。作为DSSC的敏化剂的天然染料,如花青素类、胡萝卜素类、叶绿素类、类黄酮,可从不同植物不同部分提取出。主要介绍和讨论天然敏化剂的发展和实用化必须解决的关键问题。     

微藻提取物衍生叶绿酸敏化剂的制备及其敏化性能研究

染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSC)是一种新型的光电化学太阳能电池,制作工艺简单,成本低,具有较好的应用前景。以钝顶螺旋藻和莱茵衣藻萃取物为原料,衍生制备叶绿酸敏化剂,作为DSSC的光敏剂,发现在叶绿酸敏化剂溶液中适量保留天然微藻磷脂类共吸附剂有助于改善叶绿酸的敏化性能,提高电池的光电转化效率,所制备的钝顶螺旋藻和莱茵衣藻叶绿酸敏化剂DSSC的光电转化效率分别达到了4.28%和4.40%。     

葡萄皮天然色素在染料敏化太阳能电池中的应用

以葡萄皮乙醇提取液作为敏化剂用于染料敏化太阳能电池,光电转换效率达到0.81%。不同pH值下,葡萄皮色素敏化的光阳极的单色光光电转换效率相差较大。在酸性介质中的吸光谱能较好的满足太阳能电池对吸光的需求。采用稀盐酸处理阳极膜的方法,使染料与膜结合性能提高。光子捕获能力增强,电池的TiO2/染料/电解质界面间电子传输阻抗减小,DSSC的光电装换效率达到1.43%,电流密度和光电转换效率分别提高了48.5%和76.5%。     

卟啉类染料敏化剂的研究进展

染料敏化太阳能电池具有价格低廉、制作工艺简单和较高的光电转换效率等优点,受到人们的广泛关注。作为染料敏化太阳能电池的关键,敏化剂发挥着重要的作用。卟啉化合物因在可见光区域吸收强、容易修饰等优点受到人们广泛而深入的研究。介绍了染料敏化太阳能电池的结构、基本原理分析了近年来卟啉染料敏化剂的发展及它们的结构变化对其光电性能的影响,展望了卟啉敏化剂与其他敏化剂共敏化,提高可电光吸收范围可能是提高光电转换效率的有效途径。     

含吡啶钌金属有机染料敏化剂的研究进展

在染料敏化太阳能电池(DSSC)中,染料敏化剂用以吸收光子,具有较宽光谱吸收范围,它直接决定了电池的能量转换效率,因而近年来得到飞速发展。文章简要的介绍了含吡啶钌染料敏化剂的优缺点及发展现状,并对其应用前景进行了展望。     

基于卟啉类有机染料敏化太阳能电池的研究进展

染料敏化太阳能电池结合了染料敏化剂和无机半导体的优势,具有较宽的光谱响应范围,理论光电转换效率高、透明度高、制造工艺简单、成本较低、对原料纯度要求不高、寿命长、对环境友好、应用前景广阔等,因而在最近的二十年中引起人们的广泛兴趣。染料光敏化剂是染料敏化太阳能电池中一个关键的组成部分,起吸收太阳光并向载体转移电子的作用,它的性能将直接影响电池的光电转换效率。文章以卟啉及其配合物为主线,简要介绍了染料敏化太阳能电池的基本构造和光电原理,重点介绍了各种卟啉类光敏剂在染料敏化纳米晶太阳能电池中的应用。     

羧基类不对称锌酞菁敏化染料的研究进展

染料敏化太阳能电池是太阳能电池的重要发展方向之一,染料敏化剂是影响电池光电转换效率的重要因素。探讨了染料敏化太阳能电池中羧基类不对称锌酞菁作为光敏剂的研究进展及其成果,提出对未来发展的展望。     

染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池用染料敏化剂的研究进展

染料敏化剂的性能是影响染料敏化太阳能电池光电转化效率的重要因素,关于染料敏化剂的研究是当前研究的热点之一。本文简要介绍了染料敏化剂在染料敏化纳米晶太阳能电池中的作用以及各种染料敏化剂的优缺点及发展现状,并对其应用前景进行了展望。     

稀土上转换发光在染料敏化太阳能电池中的应用

经过20余年的发展,染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电转换效率已经超过13%,但仍然无法与传统的晶硅太阳能电池相媲美。稀土上转换发光材料可以将近红外光转换为可见光,提高染料吸收光子的数量。从该角度出发,总结介绍了在DSSC中应用稀土离子上转换发光材料的两种常见模式,指出了有待解决的关键科学问题,展望了未来的发展方向。     

染料敏化太阳能电池的染料敏化剂的最新研究进展

染料敏化太阳能电池主要是模仿光合作用原理,通过染料敏化纳米半导体把太阳能转化为电能,这种电池近年来得到飞速发展,成果显著,已经引起全世界的广泛关注。本文简明扼要的介绍了DSSC的基本结构、工作原理和染料敏化剂的特点,综述了最新染料敏化剂设计合成路线、特点及其光电转化效率,并展望了今后染料敏化剂的研究与设计思路。     

染料敏化纳米晶太阳能电池的研究进展

染料敏化太阳能电池是近些年发展起来的新型、高效、低成本的光电池。而起到负载敏化剂以及收集、传输电子作用的光阳极是关系到该电池性能的重要组成部分,且敏化的效果是整个光电池光电转换效率的关键。从染料敏化纳米晶太阳能电池（DSSD s）的结构和工作原理出发,详细阐述了光阳极敏化、敏化剂选择及分类和敏化方法,并对光阳极及其敏化的可能发展趋势做了简要叙述。     

染料敏化纳米晶太阳能电池用密封胶

染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSC)因其制造成本远低于单晶硅和多晶硅太阳能电池,在石油资源紧张的现代备受瞩目,是继燃料电池之后新能源开发的又一热点。在实用化过程中,电解液的密封是一个至关重要又难于解决的关键技术。本文就电解液密封的技术要求介绍三键公司开发的紫外线固化型密封胶。     

3种紫细菌天然光合色素敏化DSSC光电转化性能

基于自然界光合作用机理的DSSC研究备受关注。不产氧光合细菌中的紫细菌是研究光合作用机理的良好模式生物。从3种典型紫细菌中获得了7种具有不同吸光范围、极性和结构的细菌叶绿素a（BChl a）和类胡萝卜素（Car）以及3种改性BChl a。在此基础上,较系统地比较了天然与改性BChl a、多组分与单一组分Car、BChl a色素浓度、BChl a和Car共敏对DSSC光电性能的影响,并对色素与半导体材料的相互作用进行了表征。结果表明：100 mW·cm^-2入射光强下,在不添加任何分散剂（spacer）的条件下,具有近红外吸收的天然BChl a光电转化性能较优,光电转换效率为1.26%。单一组分Car比多组分Car具有较高的光电性能,玫红品Car光电转换效率最佳。BChl a敏化TiO₂薄膜电极,吸收光谱红移,800 nm特征荧光淬灭。BChl a与Car共敏TiO₂薄膜电极,拓宽了可见光吸收光谱,短路电流和光电转换效率比BChl a提高了12%和7.3%。紫细菌天然色素廉价易得、环境友好,不仅能吸收可见光,而且能有效利用红外光,这对研制响应可见光-近红外的太阳能电池光电器件具有重要参考价值。     

Solid‐state dye‐sensitized and bulk heterojunction solar cells using TiO2 and ZnO nanostructures: recent progress and new concepts at the borderline

In the field of photovoltaic energy conversion, hybrid inorganic/organic devices represent promising alternatives to standard photovoltaic systems in terms of exploiting the specific features of both organic semiconductors and inorganic nanomaterials. Two main categories of hybrid solar cells coexist today, both of which make much use of metal oxide nanostructures based on titanium dioxide (TiO₂) and zinc oxide (ZnO) as electron transporters. These metal oxides are cheap to synthesise, are non‐toxic, are biocompatible and have suitable charge transport properties, all these features being necessary to demonstrate highly efficient solar cells at low cost. Historically, the first hybrid approach developed was the dye‐sensitized solar cell (DSSC) concept based on a nanostructured porous metal oxide electrode sensitized by a molecular dye. In particular, solid‐state hybrid DSSCs, which reduce the complexity of cell assembly, demonstrate very promising performance today. The second hybrid approach exploits the bulk heterojunction (BHJ) concept, where conjugated polymer/metal oxide interfaces are used to generate photocurrent. In this context, we review the recent progress and new concepts in the field of hybrid solid‐state DSSC and BHJ solar cells based on TiO₂ and ZnO nanostructures, incorporating dyes and conjugated polymers. We point out the specificities in common hybrid device structures and give an overview on new concepts, which couple and exploit the main advantages of both DSSC and BHJ approaches. In particular, we show that there is a trend of convergence between both DSSC and BHJ approaches into mixed concepts at the borderline which may allow in the near future the development of hybrid devices for competitive photovoltaic energy conversion. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

染料敏化太阳能电池中酞菁光敏剂的固定基团的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSC)是太阳能电池中非常有潜力的一个研究方向。敏化染料作为DSSC重要的组成部分在很大的程度上影响着DSSC的光电转化效率,酞菁是一种非常重要的光敏剂,近年来受到广泛的关注。酞菁结构的细微变化都会影响到其HOMO、LUMO能级,影响激发电子注入半导体极板的效率,从而影响太阳能电池效率。本文以酞菁与TiO2的固定基团为主介绍了近年来酞菁染料分子的设计研究进展。     

Fluorene-based organic dyes containing acetylene linkage for dye-sensitized solar cells

New organic dyes based on diphenylaminofluorene donors, cyanoacrylic acid acceptors and either ethynylbenzene or ethynylthiophene π-spacers have been synthesized and characterized as sensitizers for dye-sensitized solar cells. The dye with thiophene in the conjugation pathway exhibited longer wavelength absorption due to the significant lowering of the LUMO level when compared to the phenyl analog. However, the dye with the phenylacetylene linker displayed promising DSSC characteristics such as short circuit current, open circuit voltage and fill factor indicative of efficient charge generation and injection. The solvatochromic behavior of the dyes were examined in solvents of different polarity and found to exhibit negative solvatochromism of the fluorescence emission suggestive of a nonpolar solvent stabilized excited state with a significant structural reorganization. The TDDFT computations were used to explain the optical properties of the dyes.