2014-08-11 | 编辑:Gillzyb 1997 浏览人次

染料敏化太阳能电池

1、自我介绍:
 
染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,缩写为DSSC、DSC 或DYSC)是模仿光合作用原理,研制出来的一种廉价的薄膜新型太阳能电池。是由米夏埃尔•格雷策尔 Michael Grätzel和布赖恩•奥勒冈1991年在洛桑联邦理工学院发明的。它的较新版本也叫做格雷策尔电池。
 
2、身体内部构造:
 
主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物(TiO2、SnO2、ZnO等),聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为DSC的负极。对电极作为还原催化剂,通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质,最常用的是I3-/I-。
 
3、运动过程:
 
⑴ 染料分子受太阳光照射后由基态跃迁至激发态; 
⑵ 处于激发态的染料分子将电子注入到半导体的导带中;
⑶ 电子扩散至导电基底,后流入外电路中;
⑷ 处于氧化态的染料被还原态的电解质还原再生;
⑸ 氧化态的电解质在对电极接受电子后被还原,从而完成一个循环;
⑹ 和 ⑺ 分别为注入到TiO2 导带中的电子和氧化态染料间的复合及导带上的电子和氧化态的电解质间的复合。
 
4、特长:
 
⑴寿命长:使用寿命可达15-20年;
⑵结构简单、易于制造,生产工艺简单,易于大规模工业化生产;
⑶制备电池耗能较少,能源回收周期短;
⑷生产成本低,仅为硅电池的1/5~1/10,预计每蜂瓦电池成本在10元以内;
⑸生产过程无毒无污染;
⑹有比硅电池更为广泛的用途:可用塑胶或金属薄板使之轻量化,薄膜化;可使用各种色彩鲜豔的染料使之多彩化;另外还可设计成各种形状的太阳能电池使之多样化。
 
5、国内量产化
 
河北汉光重工有限责任公司承担的国内首个染料敏化太阳能电池产业化项目攻克了光电材料、单元封装、元件封装等难关,把电池从2×2平方厘米、5×5平方厘米、15×15平方厘米,做到了80×72平方厘米,经检测,这种大面积的染料敏化太阳能电池的技术指标及稳定性均达到了产业化要求。该公司已具备多种规格型号电池单元的制作能力,其光电流、光电压及光电效率都已满足小型用电器的电量要求,具备小批量生产能力。目前国内在该领域的科研水准与世界保持同步,计划在2015年染料敏化太阳能电池达到20MW的产能。
 
6、种类延伸:圆柱型染料敏化太阳能电池

 

 
(1)外形:
 
圆柱型染料敏化太阳能电池长1m,可竖着设置在温室内使用。太阳能电池单元每个长20cm左右,竖着连在一起形成了1m的长度。
 
(2)诞生:
 
这是由研发染料敏化太阳能电池的九州工业大学研究生院生命体工学研究科教授早濑修二在2013年提出的。为扩大染料敏化太阳能电池的应用,本着“能用涂布工艺制造,降低制造成本,实现高转换效率”的目的,着眼于改变太阳能电池单元的封装构造,以低成本方法防止水和氧进入太阳能电池单元内的封装,以使材料稳定,性能不变,因而开发出了圆柱型的染料敏化太阳能电池。
 
(3)优点:
 
A、圆柱型的平面只有圆柱的两端。太阳能电池单元的平面面积减小,减少水和氧从平面进入太阳能电池单元内的源头,不容易劣化;
B、采用跟萤光灯一样的玻璃管,成本不高;
C、转换效率虽只有6%,但其发电量几乎不会随着光的入射角度而变动,所以圆柱型一天的总发电量要高于平面型, 在9月份时是平板型的1.3倍;而在垂直面上设置时,圆柱型与平板型在9月的一天总发电量之差会扩大为2倍;
D、能像萤光灯那样操作,设置很简单,用户能自己更换劣化的电池;
E、能省占地面积,如温室栽培作物等地方,垂直设置能使作物耕作面积不受减少。

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