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染料敏化太陽電池主要是模仿光合作用原理,具有類似三明治的結(jié)構(gòu),將納米二氧化鈦燒結(jié)在導(dǎo)電玻璃上,再將光敏染料鑲嵌在多孔納米二氧化鈦表面形成工作電極,在工作電極和對電極之間是含有氧化還原物質(zhì)對的液體電解質(zhì),它浸入納米二氧化鈦的孔穴與光敏染料接觸。在入射光的照射下,鑲嵌在納米二氧化鈦表面的光敏染料吸收光子,躍遷到激發(fā)態(tài),然后向二氧化鈦的導(dǎo)帶注入電子,染料成為氧化鈦的正離子,電子通過外電路形成電流到對電極,染料正離子接受電解質(zhì)溶液中還原劑的電子,還原為最初染料,而電解質(zhì)中的氧化劑擴(kuò)散到對電極得到電子而使還原劑得到再生,形成一個完整的循環(huán),在整個過程中,表觀上化學(xué)物質(zhì)沒有發(fā)生變化,而光能轉(zhuǎn)化成了電能。
早在1976年,日本就開展了染料敏化太陽能電池的相關(guān)研究,近10年來,美國、中國臺灣、德國等國家和地區(qū)也相繼持續(xù)投入染料敏化太陽能電池的研究,有的實驗室效率已經(jīng)超過了11%。這種電池的突出優(yōu)點是高效率、低成本、制備簡單,因此有望成為傳統(tǒng)硅基太陽能電池的有力競爭者。
(國家能源局)