染料敏化太阳能电池实验报告(共9篇)

染料敏化太阳能电池实验报告(共9篇) 染料敏化太阳能电池实验报告(共9篇) 染料敏化太阳能电池实验 天然染料敏化TiO2太阳能电池的制备及光电性能测试 姓名:蓝永琛 班级:新能源材料与器件学号:20112500041 一、 实验目的 1. 了解染料敏化纳米TiO2太阳能电池的工作原理及性能特点。 2. 掌握合成纳米TiO2溶胶的方法、染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法 以及电池的组装方法。 3. 掌握评价染料敏化太阳能电池性能的方法。 二、 实验原理 略 三、 仪器与试剂 一、仪器设备 可控强度调光仪、紫外-可见分光光度计、超声波清洗器、恒温水浴槽、多功能万用表、电动搅拌器、马弗炉、红外线灯、研钵、三室电解池、铂片电极、饱和甘汞电极、石英比色皿、导电玻璃、镀铂导电玻璃、锡纸、生料带、三口烧瓶(500mL)、分液漏斗、布氏漏斗、抽虑瓶、容量瓶、烧杯、镊子等。 二、试剂材料 钛酸四丁酯、异丙醇、硝酸、无水乙醇、乙二醇、乙腈、碘、碘化钾、TBP、丙酮、石油醚、绿色叶片、红色花瓣、去离子水 四、 实验步骤 一、TiO2溶胶制备 目前合成纳米TiO2的方法有多种，如溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、电化 学沉积法等。本实验采用溶胶-凝胶法。 (1)在500mL的三口烧瓶中加入1:100(体积比)的硝酸溶液约100mL，将三口烧瓶置于60-70oC的恒温水浴中恒温。 (2)在无水环境中，将5mL钛酸丁酯加入含有2mL异丙醇的分液漏斗中，将混合液充分震荡后缓慢滴入(约1滴/秒)上述三口烧瓶中的硝酸溶液中，并不断搅拌，直至获得透明的TiO2溶胶。 二、TiO2电极制备 取4片ITO导电玻璃经无水乙醇、去离子水冲洗、干燥，分别将其插入溶胶中浸泡提拉数次，直至形成均匀液膜。取出平置、自然晾干，再红外灯下烘干。最后在450oC下于马弗炉中煅烧30min得到锐态矿型TiO2修饰电极。可用XRD粉 末衍射仪测定TiO2晶型结构。 三、 染料敏化剂的制备和表征 (1) 叶绿素的提取 采集新鲜绿色幼叶，洗净晾干，去主脉，称取5g剪碎放入研钵，加入少量石油醚充分研磨，然后转入烧杯，再加入约20mL石油醚，超声提取15min后过滤，弃去滤液。将滤渣自然风干后转入研钵中，再以同样的方法用20mL丙酮提取，过滤后收集滤液，即得到 取出了叶黄素的叶绿素丙酮溶液，作为敏化染料待用。 (2) 花色素的提取 称取5g黄花的花瓣，洗净晾干，放入研钵捣碎，加入95%乙醇溶液淹没浸泡5min后转入烧杯，继续加入约20mL乙醇，超声波提取20min后过滤，得到花红素的乙醇溶液，作为敏化染料待用。 (3) 染料敏化剂的UV-Vis吸收光谱测定 以有机溶剂(丙酮或乙醇)做空白，测定叶绿素和花红素的紫外-可见光吸收光谱。由此确定染料敏化剂的电子吸收波长范围。 四、染料敏化电极制备 (1)敏化电极制备 o经过煅烧后的4片TiO2电极冷却到80 C左右，分别浸入上述两类染料溶液 中，浸泡2~3 h后取出，清洗、晾干，即获得经过染料敏化的4个TiO2电极。然后采用锡薄膜在未覆盖TiO2膜的导电玻璃上引出导电极，并用生料带外封。 五、 数据 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 与处理 (1)染料敏化剂的UV-Vis吸收曲线 图3 A. 不同波长下染料敏化剂的UV-Vis吸收曲线 B. 截取放大部分UV-Vis吸 收曲线 图A中可以现实出现两个股底，出现在428nm到434nm一段和在640nm到680nm一段。在图B放大428nm到434nm一段可 以看到在431nm吸收最低，为4.7%。 (2)记录波长及对应的的开路电压和短路电流。 图4 A. 不同波长对应的开路电压(OCV)B. 不同波长对应的短路电流 图A看出随着波长的增大，开路电压大体呈降低趋势;在660到700nm区间出现明显波峰，开路电压升高。图B的短路电流中，可以看出和染料敏化剂的UV-Vis吸收曲线成负相关。同样的，在428nm到434nm一段可以看到在431nm短路电流最高。可见图5. 图5不同波长对应的短路电流和UV-Vis吸收曲线 七、 提问与思考 1、影响染料敏化太阳能电池光-电转化效率的因素有哪些, 个人总结有以下7种因素: ?膜的制备 一般沉积到导电玻璃上的TiO2薄膜厚约10μm,TiO2粒子粒径约20nm。薄膜 厚度过小太阳光能量吸收不完全光电转化效率不高厚度过大深层的染料敏化剂没有光照激发不能产生电子膜也容易发生脱落。TiO2粒子尺寸过小,导带中的电 子可能会发生隧道效应而降低光电转化效率尺寸过大比表面积降低,吸附的染料分子减少,也会降低光电转化效率。 ?膜的表面修饰 电极中的反应都是在表面上进行的,电极的表面修饰可有效提 高电池的转化效率。 ShumingYang等[5]用Sr2+离子对二氧化钛表面进行修饰,也可减小电荷复合, 使光电转化效率提高了27%。 ?膜的耦合 Gr?tzel型太阳能电池的半导体与电解液界面上没有过渡层,因此反向电子转移 (即进入半导体导带的电子与敏化剂氧化态间的电荷复合)是限制太阳能电池效率的一个重要因素。 ?膜的参杂或复合 单一纳米膜的光电性能不是很理想,而适当掺杂或复合可以增强其光电性能。 ?染料的吸收光谱与太阳光谱的匹配 为了获得最大光电转化效率,染料吸收光谱应尽可能与太阳光谱相匹配 [15-16]。从理论上讲,全光谱吸收的黑色染料应有理想的光电转化效果。HuangChunhui和Gr?tzel等都合成了一些比N3具有更宽吸收范围的黑色染料, 将Gr?tzel型太阳能电池进行优化,其光电转化效率是可以得到提高的。 ?染料的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 合成 在Gr?tzel型太阳能电池中,目前发现多吡啶钌配合物在光电转化效率方面是最好的。因此,人们通过改进,对多吡啶配体进行修饰 或者合成多核的具有天线作用的超分子体系,使其具有更好的吸附性能和与太阳光具有更好的匹配性,从而来提高Gr?tzel型太阳能电池性能。 ?电解质的制备 电解质的组成及溶剂配方对太阳能电池的效率有很大影响。电解质中还原剂必须能迅速地还原染料正离子,而自身还原电位要低于电池电位。另外,电解质的 -氧化还原速率、扩散程度也会影响到光电转化效率。I3在对电极上得到电子再生 -成I离子,该反应越快,光电响应越好。可利用在导电玻璃上镀上一层铂镜或多孔碳电极作为对电极来催化此反应。电解质可为液态或固态。液体电解质的转化效率较高,但易导致敏化染料脱附、密封困难等问题。 2、敏化剂在DSSC电池中的作用有哪些, 在DSSC中,染料敏化剂就像光捕获天线,起着收集能量的作用,类似于叶绿素和胡萝卜素在自然界光合作用中起到的作用;染料敏化剂的性能直接影响到DSSC的光电转换效率,具有非常重要的作用。研究表明,高性能的敏化剂需要具有以下7点作用: (1) 染料分子的电子最低占据轨道(LUMO)的能量应该高于半导体导带边缘的能量,且需有良好的轨道重叠以利于电子的注入; (2) 染料分子需要牢固吸附于半导体的表面,这样染料激发生成的电子可以有效注入到半导体的导带中。能在TiO2表面有效吸附 的基团有—COOH、—OH、 —SO3H、—PO3H2和水杨酸盐等,其中应用最广泛、吸附性能最好的是羧基和磷酸 基; (3) 染料分子应该具有比电解质中的氧化还原电对更正的氧化还原电势,这样染料分子能够很快得到来自还原态的电解质的电子而重生; (4) 染料在长期光照下具有良好的化学稳定性,能够完成108次循环反应; (5) 染料的氧化态和激发态要有较高的稳定性; (6) 理想的染料在整个太阳光光谱范围内都应该有较强的吸收; (7) 染料分子能溶解于与半导体共存的溶剂,这样有利于在TiO2表面形成非 聚集的单分子染料层(聚集的染料分子会导致入射光的损耗和阻碍电子的运输,导致转换率降低。 3、光阳极的哪些性质会影响电池性能, 研究表明:纳米晶TiO2膜光阳极的晶型、比表面积、粒子直径、膜厚度、 膜表面粗糙度等都是影响电池光电转换效率的重要因素。 就染料的吸附而言，比表面积越大，在半导体膜表面吸收的染料越多，越有利于光的吸收。一般来说颗粒越小，孔隙越大，膜越厚，表面积越大，不过颗粒太小会影响染料的有效吸附半导体 膜的表面粗糙度影响光在膜面上的吸收和反射率。光阳极粗糙度增大，可见光在表面被来回反射，增加了孔内染料吸收光的几率。 4、与其他太阳能电池比较，DSSC电池有哪些优势和局限性, 优势: 优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能,已成为传统太阳能电池的有力竞争对手。其光电效率稳定在10%,制作成本仅为硅太阳能电池的1/5, 1/10,寿命能达到20年以上。制备电池耗能较少，能源回收周期短。生产过程中无毒无污染。结构简单、易于制造，生产工艺简单，易于大规模工业化生产。 局限: DSSC使用液态电解质时，电池的光电转换效率较高，但由于液态电解质存在易挥发、易泄露等缺点影响了电池的长期稳定性。液态电解质易挥发和渗漏，进而导致电池失效，因此，组装电池时电解质的添加一定要适量，防止渗漏.传统DSSC使用导电玻璃作为基底，但由于玻璃存在重量大、易破碎等缺点限制了电池的应用范围，使得染料敏化太阳能电池的广泛商业化一直难以实现。 参考文献 [1]O’Rgan B.，Gr?tZel M.，Nature，(1991), 353(24)737-739 [2] 黄春辉，黄岩谊，李富友. 光电功能超薄膜(第一版).北京:北京大学出版社，2001. [3] Peter wurfel著, 陈红雨, 匡代彬, 郭长娟译. 太阳能电池-从 原理到新概念.北京: 化学工业出版社, 2009. [4] 章伟光. 综合化学实验. 北京:化学工业出版社，2008. [5] YangShuming,HuangYanyi,HuangChunhui, etal. [J]. ChemMater, 2002,14 (4):1500-1504. 篇二:太阳能电池实验报告 实验报告 实验项目 染料敏感化太阳能电池的制备及测试 专业班级数学系 11级2班 姓 名吴飞跃学 号 10114541 指导教师 李艳日 期 2011 年 12 月 8 日 篇三:染料敏化太阳能电池 新能源课程 染料敏化太阳能电池(DSSC)装 置的制作教学实验报告 电气01 王平09041020 4/22 Monday 《染料敏化太阳能电池(DSSC)装置的制作》教学实验 一、研究背景: 随着工业发展和技术进步，人类对能源的需求与日俱增。因此开发新的绿色能源，减少对环境的冲击影响，是迫切需要研究的课题。绿色能源种类很多，本实验将针对染料敏化太阳能电池(DSSC)进行实验制作，以了解其设计原理及机制。 二、实验目的: 了解染料敏化太阳能电池(DSSC)发电原理，掌握DSSC基本制作方法和的电池性能测定;理解决定DSSC性能的材料方面的影响因素，实验比较不同燃料、不同光线对电池性能的效果。 三、实验技能: 学习研磨制样、材料的选择、万用电表的使用、涂布coating及组装、测试太阳能电池。 四、工作原理: 本实验所制备的染料敏化太阳能电池(DSSC)，是一个电化学反应过程装置。由正极、负极、电解质液组成。其中正极为涂布有石墨的导电玻璃;负极为涂布有二氧化钛的导电玻璃;二氧化钛为多孔纳米结构，吸附有染料或光敏剂;电解液为含碘化合物，能够产生I2/I-,被填充在正、负极之间。 DSSC太阳能电池是由一系列电子传递过程完成光能-电能转换的。当光线照在负极侧，染料吸收光能发生电子跃迁，染料被氧化，电子经二氧化钛半导体传导，流动到负极的导电玻璃片进入外电路;电子到达正极后，电解液中的I2/I-氧化还原作用使得染料被还原到原始状态。这样构成电子回路，产生电。 五、实验准备: 1. 材料: A( 导电玻璃:具有高透过率、导电率，如ITO、FTO B( 正极:导电能力强、有一定催化活性，如炭、铂 C( 二氧化钛:具有催化能力，高活性、比表面积大、分散均 匀 D( 染料:具有吸光产生电子跃迁的有机材料。 天然光敏剂:价格便宜，性能不优化。如自然界中的叶绿素、叶红素，水果榨 汁等 合成染料:价格贵，性能优化。如N3、N749等 图相对太阳光强度(灰线)与叶绿素(黑线)的吸收光谱 E( 电解液: 注:高效率的DSSC需要:a.高比表面积TiO2电极;b.具有适当电位、低禁带的染料;c.高催化能力的正极;d.快速氧化还原能力的电解质;e.宽工作电压的溶剂 2. 仪器设备: 电子天平、玛瑙研钵、药匙、微量吸管、透明导电玻璃、滤纸、镊子、万用电表、胶带、剪刀、直尺、塑胶滴管、玻璃棒、瓷坩埚、高温电炉、坩埚钳、隔热板、玻璃培养皿、2b铅笔、燕尾夹、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 光源箱、白炽灯、乳胶手套、纸巾。 六、实验流程: 1. 配置稀硝酸溶液吸取20ul浓硝酸(15m)，配成0.001m稀硝酸300ml; 2. 称取1g二氧化钛，放入玛瑙研钵中，滴加10滴稀硝酸，研磨均匀，再重复滴加- 研磨(共加入约50滴稀硝酸)，制得二氧化钛胶体溶液; 3. 用95%乙醇清洗导电玻璃表面，滤纸吸干后，万用电表测出导电面;(注意:镊子 拿取导电玻璃或手拿玻璃边缘，不能碰触玻璃表面) 4. 保持导电玻璃面向上，用胶带将玻璃三遍贴住，覆盖3~4mm并固定再桌面，胶带 尽量保持平行; 5. 在玻璃间隙处滴上研磨好的二氧化钛胶体溶液，用玻璃棒平行轻推，使得胶体溶液 均匀地涂布在玻璃表面;(注意:玻璃棒表面应清洁、干净、无凸起，着力应均匀缓慢，以免刮破胶带) 6. 揭去胶带，将涂布好的玻璃片在空气(或低温炉)中晾干后，置于坩埚中再高温炉 中以450?处理20-30min。 7. 配置染料溶液，N3染料0.0223g溶入到20ml乙醇中。(注:天然染料液由天然染料 加水或乙醇研磨后，过滤分离。) 8. 取出玻璃片，放在隔热板上冷却后，将玻璃片浸于盛有染料的培养皿中30min。小 心地将玻璃片取出，用水冲洗后再用乙醇冲洗，然后滤纸拭干，为负极待用。 9. 取另一片导电玻璃，用蜡烛火焰将导电面涂一层薄碳，然后置于坩埚中450?处理 5min。取出冷却后，用乙醇冲洗，滤纸拭干，为正极待用。 10. 配置碘电解液(0.5m KI/0.05m I2的无水乙二醇溶液)(注意:由于碘与淀粉或蛋白 反应，注意防护皮肤接触) 11. 将正极负极相对(石墨层与二氧化钛层接触)，并且两片玻璃略微错开，作为电极 连接点。 12. 玻璃另两边末端用两个燕尾夹夹紧固定，然后从接缝处滴入少量电解液。 13. 连接电极连接点与测试设备，直接测量电压、电流数据。比较不同光照、光照距离 等条件下太阳能电池的效能。 思考: 决定DSSC性能的因素有哪些, 1. TiO2结构 TiO2 是一种价廉、无毒、稳定且抗腐蚀性能良好的半导体材料,它的吸收范围 在紫外区,因此须进行敏化处理。为了提高光捕获效率和量子效率,可以将半导体二氧化钛纳米化、多孔化、薄膜化。这样的结构使TiO2 具有高比表面积,使其能吸附更多的单层染料分子,只有紧密吸附在半导体表面的单层染料分子才能产生有效的敏化效率。另外,这种结构的电极,其表面粗糙度大,太阳光在粗糙表面内多次 反射,可被染料分子反复吸收,从而大大提高太阳光的利用率。 TiO2纳米晶电极微结构，如粒径、气孔率对太阳能电池的光电转换效率有非常 大的影响。首先,太阳能电池所产生的电流与TiO2 电极所吸附的染料分子数直接相关。一般来说,表面积越大,吸附的染料分子越多,因而光生电流也就越强。另一方面,TiO2 粒径越小,它的比表面积越大,此时电极的孔径将随之变小。在低光强照射下,传质动力学速度能够满足染料的再生,在此条件下孔径大小对光电性质影响不大;而在强光照射下,传质动力学速度一般不再能够满足染料的再生,此时孔径大小对光电性质的影响较大。造成这些结果的主要原因是,小孔吸附染料后,剩余的空间很小,电解质在其中扩散的速度将大大降低,因此电流产生效率也将下降。所以,如何选择合适大小的半导体粒度对电极的光电性质影响很大。 2. 制约染料敏化太阳能电池光电转化效率的一个因素就是光电压过低 这主要是由电极表面存在的电荷复合造成的。因为纳米晶半导体中缺少空间电 荷层,同时存在大量的表面态,导带中的电子很容易被表面态陷阱俘获,大大增加了与氧化态电解质复合的几率。因此,如何降低电荷复合就成为改善光电转换效率的关键。在电解质中加入一定电荷复合抑制剂也可提高电池的性能,如吸附了染料的TiO2电极在4,叔丁基吡啶中浸泡后,4-叔丁基吡啶通过吡啶氮与 TiO2表面剩 余氧空位配位结合,可阻止TiO2表面光生电子与I3-的复合,通过4-叔丁基吡啶的处理,电池的开路光电压和填充因子可分别提高74%和31%,总光电转化效率也为未处理电极的2倍。 目前有很多研究对电极表面修饰后,能使光电性能明显提高。其一，通过导电材 料的复合，降低TiO2多孔薄膜的电导率，进而使太阳电池的性能提高。其二，通过其他半导体材料的复合，改变复合材料的能带，即使电子跃迁时所克服的能量变小。实验结果表明，能有效提高电池的开路电压。 3. 电解质 电解质的组成及溶剂配方对太阳能电池的影响很大。电解质中还原剂必须能迅 速地还原染料正离子，而自身还原电位要低于电池电位。电解质可分为液体电解质与固体电解质，液体电解质电池的转化效率较高，典型的液体电解质为LiI和，2 的乙睛溶液。但是液态电解质存在以下缺点: (,)液态电解质导致TiO2表面的染料脱附，影响电池的稳定性; (,)溶剂可能与敏化染料作用导致染料发生光降解; (,)密封困难; (,)电解质本身不稳定易导致太阳能电池失效; (,)载流子迁移速率很慢，在高强度光照时不稳定。 固体电解质可以避免这些缺点，但由于固体电解质电导率比较低以及固体电解 质与电极界面接触差等原因导致当前固态纳晶染料敏化太阳能电池的光电转换效率比较低。 离子液体基电解质固化剂的种类较多，大致可分为以下三类:纳米粉末胶凝剂， 有机小分子胶凝剂，聚合物胶凝剂。 4. 染料光敏化剂的性质是将直接影响染料敏化纳米晶太阳能电池的光电转换效率。 对敏化染料分子的一般要求是: (,)能紧密吸附在TiO2 表面，要求染料分子中含有羧基、羟基等极性基团; (,)对可见光具有吸收性能好; (,)激发态能级与TiO2导带能级匹配，激发态的能级高于TiO2导带能级， 保证电子的快速注入; (,)其氧化态和激发态要有较高的稳定性和活性; (,)激发态寿命足够长，且具有很高的电荷传输效率。 总结起来，对染料敏化纳米晶太阳能电池应从以下几个方面进行研究: (,)纳米材料制备:电子在纳米晶传输过程中会与电子受体发生复合从而引起电流损失，因此需要在探索电极微结构与光电 性质的基础上，寻找制备方法简单，性能优异的TiO2纳米晶材料，以减少电子在传输过程中的损失。 (,)界面特性:TiO2与染料之间，染料敏化剂和电解质之间， TiO2与导电玻璃之间等都存在界面问题，因此需要对界面之间的电子注入和传输机理进行研究。 (,)提高电池的开路电压:现在所制得染料敏化纳米晶太阳能电池的开路电压较低，一般都小于1V ，提高开路电压将是今后研究的一个方向。 (,)染料:设计合成成本低，性能良好，能吸收大部分可见光敏化染料，从而提高染料敏化纳米晶太阳能电池光电转换效率。 (,)电解质:目前使用的液态电解质，由于存在一些问题，使得全固态纳米太阳能电池成为一个重要的研究方向，以提高其稳定性和使用寿命。 (,)大面积电池:要想使染料敏化纳米晶太阳电池走向实用化和产业化必须对大面积电池进行研究。 篇四:染料敏化太阳能电池-化学与物理电源基础实验讲义1 天然染料敏化TiO2太阳能电池的制备及光电性能测试 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是最近发展起来的，优点在于其廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5,1/10(寿命能达到20年以上。但是TiO2的禁带宽度为3.2eV，只能吸收波长小 于375nm的紫外光，为了使其吸收红移至可见光区，增大对全光谱范围的响应，1991年，瑞士洛桑高等工业学院(EPFL) Gratzel研究小组开发了染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cell，简称DSSC)，它是由吸附染料光敏化剂(过渡金属钌的有机化合物染料)的纳米二氧化钛(TiO2)多孔薄膜制成的新型光化学电池。其光电转换效率达7.1%。1993年，他再次报道了光电转换效率达10%的TiO2染料电池，1998年，该研究组进一步研制出全固态DSSC，使用固体有机空穴传输代替液体电解质，单色光光电转化效率达到33%，从而引起了全世界的科学家对染料敏化太阳能电池的关注。近年来，染料敏化太阳能电池的研究主要集中在阳极材料的改性、染料的改进、电解质的研究、以及阴极对染料敏化太阳能电池的影响等。本实验主要研究不同的染料敏化剂和不同的敏化方法对TiO2太阳能电池光电转换效应的影响。 【实验目的】 (1) 了解染料敏化纳米TiO2太阳能电池的工作原理及性能特点。 (2) 掌握合成纳米TiO2溶胶的方法、染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法以及电池的组装方法。 (3) 掌握评价染料敏化太阳能电池性能的方法。 【实验原理】 一、DSSC结构和工作原理 DSSC结构:染料敏化太阳能电池的结构是一种“三明治”结构, 如图1所示，主要由以下几个部分组成: 导电玻璃、染料光敏化 剂、多孔结构的TiO2半导体纳米晶薄膜、电解质和铂电极。其中吸附了染料的半导体纳米晶薄膜称为光阳极，铂电极叫做对电极或光阴极。 DSSC电池的工作原理:电池中的TiO2禁带宽度为3.2 eV，只能吸收紫外区域的太阳光，可见光不能将它激发，于是在TiO2膜表面覆盖一层染料光敏剂来吸收更宽的可见光，当太阳光照射在染料上，染料分子中的电子受激发跃迁至激发态，由于激发态不稳定，并且染料与TiO2薄膜接触，电子于是注入到TiO2导带中，此时染料分子自身变为氧化态。注入到TiO2导带中的电子进入导带底，最终通过外电路流向对电极，形成光电流。处于氧化态的染料分子在阳极被电解质溶液中的I- 还原为基态，电解质中的I3-被从阴极进入的电子还原成I-，这样就完成一个光电化学反应循环。但是反应过程中，若电解质溶液中的I-在光阳极上被TiO2导带中的电子还原，则外电路中的电子将减少，这就是类似硅电池中的“暗电流”。整个反应过程可用如下表示: (l) 染料D受激发由基态跃迁到激发态D*: D + hv ? D* (2) 激发态染料分子将电子注入到半导体导带中:D* ? D+ + e- (3) I-还原氧化态染料分子: 3I- + 2D+ ? I3- + 2D (4) I3-扩散到对电极上得到电子使I-再生: I3- +2e- ? 3I- (5) 氧化态染料与导带中的电子复合: D+ + e- ? D (6) 半导体多孔膜中的电子与进入多孔膜中I3- 复合:I3- +2e- ? 3I- 其中，反应(5)的反应速率越小，电子复合的机会越小，电子注入的效率就越高;反应(6)是造成电流损失的主要原因。 光阳极 目前，DSSC常用的光阳极是纳米TiO2。TiO2是一种价格便宜，应用广泛，无污染，稳定且抗腐蚀性能良好的半导体材料。TiO2有锐钛矿型(Anatase)和金红石型(Rutile)两种不同晶型，其中锐钛矿型的TiO2带隙(3.2eV)略大于金红石型的能带隙(3.l eV)，且比表面积略大于金红石，对染料的吸附能力较好，因而光 图1 DSSC结构与工作原理图 电转换性能较好。因此目前使用的都是锐钛矿型的TiO2。研究发现，锐钛矿在低温稳定，高温则转化为金红石，为了得到纯锐钛矿型的TiO2，退火温度为 450oC。 染料敏化剂的特点和种类 用于DSSC电池的敏化剂染料应满足以下几点要求: ? 牢固吸附于半导体材料; ?氧化态和激发态有较高的稳定性;?在可见区有较高的吸收;?有一长寿命的激发态;?足够负的激发态氧化还原势以使电子注入半导体导带;?对于基态和激发态氧化还原过程要有低的动力势垒，以便在初级电子转移步骤中自由能损失最小。 目前使用的染料可分为4类: 第一类为钌多吡啶有机金属配合物。这类染料在可见光区有较强的吸收，氧化还原性能可逆，氧化态稳定性高，是性能优越的 光敏化染料。用这类染料敏化的DSSC太阳能电池保持着目前最高的转化效率。但原料成本较高。 第二类为酞菁和菁类系列染料。酞菁分子中引入磺酸基、羧酸基等能与TiO2表面结合的基团后，可用做敏化染料。分子中的金属原子可为Zn、Cu、Fe、Ti和Co等金属原子。它的化学性质稳定，对太阳光有很高的吸收效率，自身也表现出很好的半导体性质。而且通过改变不同的金属可获得不同能级的染料分子，这些都有利于光电转化。 第三类为天然染料。自然界经过长期的进化，演化出了许多性能优异的染料，广泛分布于各种植物中，提取方法简单。因此近几年来，很多研究者都在探索从天然染料或色素中筛选出适合于光电转化的染料。植物的叶子具有光化学能转化的功能，因此，从绿叶中提取的叶绿素应有一定的光敏活性。从植物的花中提取的花青素也有较好的光电性能，有望成为高效的敏化染料。天然染料突出的特点是成本低，所需的设备简单。 第四类为固体染料。利用窄禁带半导体对可见光良好的吸收，可在TiO2纳米多孔膜表面镀一层窄禁带半导体膜。例如InAs和PbS，利用其半导体性质和TiO2纳米多孔膜的电荷传输性能，组成多结太阳能电池。窄禁带半导体充当敏化染料的作用，再利用固体电解质组成全固态电池。但窄禁带半导体严重的光腐蚀阻碍了进一步应用。 电解质 电解质在电池中主要起传输电子和空穴的作用。目前DSSC电解质通常为液体电解质，主要由I-/I3-、(SCN)2-/SCN-、[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-等氧化还原电对构成。但液态电解质也存在一些缺点:(l)液态电解质的存在易导致吸附在TiO2薄膜表面的染料解析，影响电池的稳定性。(2)溶剂会挥发，可能与敏化染料作用导致染料发生光降解。(3) 密封工艺复杂，密封剂也可能与电解质反应，因此所制得的太阳能电池不能存放很久。要使DSSC走向实用，须首先解决电解质问题，固体电解质是解决上述问题的有效途径之一。 光阴极 电池的阴极一般由镀了Pt的导电玻璃构成。导电玻璃一般用在DSSC上的有两种，它们分别是ITO(掺 In的SnO2膜)和FTO(掺F的SnO2膜)。导电玻璃的透光率要求在85%以上，其方块电阻为10- 20Ω/cm2，导电玻璃起着电子的传输和收集的作用。I3-在光阴极上得到电子再生成I-离子，该反应越快越好，但由于I3-在光阴极上还原的过电压较大，反应较慢。为了解决这个问题，可以在导电玻璃上镀上一层Pt，降低了电池中的暗反应速率，这可提高太阳光的吸收率。 二、染料敏化太阳能电池性能指标 DSSC的性能测试目前通用的是使用辐射强度为1000 W/m2的模拟太阳光，即AM1.5太阳光标准。评价的主要指标包括:开路电压(Voc)、短路电流密度(Isc)、染料敏化太阳电池的I-V特性、填充因子(FF)、单色光光电转换效率(IPCE)和总光电转换效率(?global)。 开路电压指电路处于开路时DSSC的输出电压，表示太阳能电池的电压输出能力。短路电流指太阳能电池处于短接状态下流经电池的电流大小，表征太阳能电池所能提供的最大电流。Voc和Isc是DSSC的重要性能参数，要提高DSSC的光电性能，就要有高的Voc和Isc。 判断染料敏化太阳能电池输出特性的主要方法是测定其光电流和光电压曲线即I-V特性曲线。填充因子是指太阳能电池在最大输出功率(Pmax)时的电流(Im)和电压(Vm)的乘积与短路电流和开路电压乘积的比值，是表征因由电池内部阻抗而导致的能量损失。 DSSC的光电转换效率是指在外部回路上得到最大输出功率时的光电转换效率。对于光电转换器件经常用单色光光电转换效率IPCE来衡量其量子效率，IPCE定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内入射单色光电子数NP之比。由于太阳光不是单色光,包括了整个波长，因此对于DSSC常用总光电转换效率来表示其光电性能。?global定义为电池的最大输出功率与入射光强的比。 【仪器与试剂】 一、仪器设备 XRD粉末衍射仪、可控强度调光仪、紫外-可见分光光度计、电化学工作站、超声波清洗器、恒温水浴槽、多功能万用表、电动搅拌器、马弗炉、红外线灯、研钵、三室电解池、铂片电极、饱和甘汞电极、石英比色皿、导电玻璃、镀铂导电玻璃、锡纸、生 料带、三口烧瓶(500mL)、分液漏斗、布氏漏斗、抽虑瓶、容量瓶、烧杯、镊子等。 二、试剂材料 钛酸四丁酯、异丙醇、硝酸、无水乙醇、乙二醇、乙腈、碘、碘化钾、TBP、丙酮、石油醚、绿色叶片、红色花瓣、去离子水 【实验步骤】 一、TiO2溶胶制备 目前合成纳米TiO2的方法有多种，如溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、电化学沉积法等。本实验采用溶胶-凝胶法。 (1)在500mL的三口烧瓶中加入1:100(体积比)的硝酸溶液约100mL，将三口烧瓶置于60-70oC的恒温水浴中恒温。 (2)在无水环境中，将5mL钛酸丁酯加入含有2mL异丙醇的分液漏斗中，将混合液充分震荡后缓慢滴入(约1滴/秒)上述三口烧瓶中的硝酸溶液中，并不断搅拌，直至获得透明的TiO2溶胶。 二、TiO2电极制备 取4片ITO导电玻璃经无水乙醇、去离子水冲洗、干燥，分别将其插入溶胶中浸泡提拉数次，直至形成均匀液膜。取出平置、自然晾干，再红外灯下烘干。最后在450oC下于马弗炉中煅烧30min得到锐态矿型TiO2修饰电极。可用XRD粉末衍射仪测定TiO2晶型结构。 三、 染料敏化剂的制备和表征 (1) 叶绿素的提取 采集新鲜绿色幼叶，洗净晾干，去主脉，称取5g剪碎放入研钵，加入少量石油醚充分研磨，然后转 入烧杯，再加入约20mL石油醚，超声提取15min后过滤，弃去滤液。将滤渣自然风干后转入研钵中，再以同样的方法用20mL丙酮提取，过滤后收集滤液，即得到取出了叶黄素的叶绿素丙酮溶液，作为敏化染料待用。 (2) 花色素的提取 称取5g红花或黄花的花瓣，洗净晾干，放入研钵捣碎，加入95%乙醇溶液淹没浸泡5min后转入烧杯，继续加入约20mL乙醇，超声波提取20min后过滤，得到花红素的乙醇溶液，作为敏化染料待用。 (3) 染料敏化剂的UV-Vis吸收光谱测定 以有机溶剂(丙酮或乙醇)做空白，测定叶绿素和花红素的紫外-可见光吸收光谱。由此确定染料敏化剂的电子吸收波长范围。 四、染料敏化电极制备和循环伏安曲线测定 (1)敏化电极制备 经过煅烧后的4片TiO2电极冷却到80 oC左右，分别浸入上述两类染料溶液中，浸泡2~3 h后取出，清洗、晾干，即获得经过染料敏化的4个TiO2电极。然后采用铜薄膜在未覆盖TiO2膜的导电玻璃上引出导电极，并用生料带外封。 (2)电极循环伏安曲线测定 为考察不同的染料敏化剂在纳米TiO2电极上的电化学行为和可 逆性，分别以染料敏化后的TiO2电极为工作电极，铂电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，pH=6.86的磷酸盐缓冲液为支持电解质，测定0.2V~1.4V电位区间的敏化电极的循环伏安谱，改变扫描速度确定敏化剂发生电化学反应的可逆性。 五、DSSC电池的组装和光电性能测试 (1)DSSC电池组装 分别以染料敏化纳米TiO2电极为工作电极,以镀铂电极为光阴极,将电极与光阴极用夹子固定,在其间隙中滴入以乙腈为溶剂、以0.5mol/L KI+0.5mol/L I2 + 0.2 mol/L TBP为溶质的液态电解质, 封装后即得到不同染料敏化的太阳能电池。 首先，将浸渍好染料的TiO2膜边缘用透明胶(或者封装膜)粘好，留一个尺寸为5mm?5mm的槽; 其次，将槽口朝上，用注射器滴一两滴上述配置好的含碘和碘离子的电解质; 然后把镀铂对电极的导电面朝下压在TiO2膜上，把两个电极稍微错开，以便利用暴露在外面的部分作为电极的测试用;最后用两个鳄鱼夹把电池夹住就得到了一个可拆装的DSSC，如图2所示。 图2 DSSC组装示意图 (2)光电性能测试 用自组装的光电性能测试系统测定 DSSC的I,V 特性曲线。光电性能测试系统由电化学工作站、氙灯光源、计算机及有效面积控制挡板组成。测试时，模拟光源的强度用辐照计调整为 100 mW/cm2。 【数据记录与处理】 (1)煅烧后TiO2电极的XRD图 (2)染料敏化剂的UV-Vis吸收曲线 (3)染料敏化剂的循环-伏安曲线 (4)不同波长辐照下DSSC的光电转换效应 (5)记录波长及对应的的开路电压和短路电流: 【实验评注与拓展】 实验评注: 本实验涉及材料合成、光化学、电化学等多学科知识，实验内容丰富、步骤繁多。因此，为了保证实验顺利完成，必须注意一些实验关键点: 1、锐钛矿型TiO2的制备 TiO2有无定型和结晶型两种，板钛矿型(Brookite)属于无定型，晶体有锐钛矿型(Anatase)和金红石型(Rutile)两种不同晶型，它们的主要区别在于八面体结构中内部扭曲和结合方式不同，结构上的差异导致了两种晶型有不同的质量密度及电子能带结构。锐钛矿型的质量密度 (3.894 g/cm3)，带隙(3.2eV);金红石型的质量密度(4.250g/cm3)略大于锐态矿，能带隙 (3.leV)，略小于锐态矿型。它们在光电化学性质上存在差异，金红石型TiO2比表面积小，对染料的吸附能力差，因而光生电子和空穴容易复合，电子的传输受到一定影响，一般认为锐钛矿型的光活化性能比较高。研究发现，锐钛矿在低温稳定，高温则转化为金红石，纳米级材料的转 化温度为600?~1000?。因此为了得到纯锐钛矿型的TiO2，退火温度不能太高，文献报道多控制在 450oC。 2、TiO2溶胶修饰导电玻璃 TiO2薄膜作为染料吸附、电子传输的载体, 是染料敏化太阳能电池的关键, 其性能直接影响电池的效率。其中TiO2薄膜厚度对 DSSC的光电转换效率有重要影响。文献研究表明, 在一定范围内增加半导体薄膜厚度, 可以增加染料吸附量, 从而提高电池效率, 但当厚度超过 14μm时, 电池的各性能参数均明显下降。因此，在用TiO2溶胶修饰导电玻璃制作电极时，切忌涂层过厚。 3、DSSC电池组装 液态电解质易挥发和渗漏，进而导致电池失效，因此，组装电池时电解质的添加一定要适量，防止渗漏，且组装后如果不采取密封措施，应尽快检测光电性能，以防电解质挥发，影响电池性能。 实验拓展 1、关于染料敏化太阳能电池 染料敏化太阳能电池中，光阳极材料的性能是影响光电转换效率的关键材料，也是目前研究的热点。 对于DSSC有效的光阳极在理论上应具备以下性质: (l)半导体氧化物、光敏剂染料分子、氧化还原电解质三者之间的能级要匹配，从而使电子的转移在热力学上成为可能;(2)染料分子与半导体氧化物、染料分子与含氧化还原对的电解质、以及半导体氧化物与导电基底之间必须紧密接 触，以保证电子转移的动力学过程得以实现;(3)半导体氧化物表面应尽可能多地吸附染料分子，以吸收更多的太阳光。最常用的化合物半导体是TiO2，己经有ZnO，Fe2O3、SnO2和WO3薄膜太阳电池的报道，然而它们的转化效率与TiO2相比要低的多。 为了提高光子捕获效率和量子效率，研究者们不断地对TiO2进行表面修饰改性，使其纳米化、多孔化、薄膜化，以增大TiO2的笔表面积，使其能够吸附更多地染料分子。 吸附在光阳极上的各种染料敏化剂的敏化方法也因染料的种类不同而有不同的敏化方法，通常归纳为如下几种: 1) 染料敏化剂敏化法 染料经化学键合或物理吸附在高比表面积的TiO2膜表面，染料中的光活性物质可使宽带隙的半导体表面敏化，这种敏化不但能增加光激发过程的效率也能扩展激发波长范围到可见光区。并且激发态敏化剂的能级 篇五:染料敏化太阳电池光电能量转换效率的测定实验报告 染料敏化太阳电池光电能量转换效率的测定 一、 实验目的 1. 了解染料敏化太阳电池的基本工作原理，学习CHI630电化学工作站的基本功能和调谐方法(或恒电位仪测量光电流的方法); 2. 了解染料敏化太阳电池的基本结构，测定方法; 3. 掌握利用I-V曲线计算染料敏化太阳电池的能量转换效率 二、 实验原理 太阳能的利用是一个永恒的课题。染料敏化纳米晶光电化学电 池以其低成本和高效率而成为硅太阳能电池的有力竞争者。 染料敏化太阳电池是由透明导电玻璃、TiO2多孔纳米膜、电解质溶液以及镀铂镜对电极构成的“三明治”式结构。 图1 染料敏化太阳电池的结构示意图 与p-n结固态太阳能电池不同的是，在染料敏化太阳电池中光的吸收和光生电荷的分离是分开的。图2是染料敏化太阳电池的能级分布和工作原理图。 图2 染料敏化纳米晶太阳能电池的工作原理Ecb半导体的导带边;Evb半导体的价带边; D’,D’’ 分别是染料的基态和激发态; I,I3是氧化还原电解质。对电极表面镀一层金属铂 ? ? 上图表示在光照射太阳电池后,电池内的电子直接转移过程。(1)染料分子的激发。(2)染料分子中激发态的电子注入到TiO2的导带,CB和VB分别表示TiO2的导带底和价带顶。从图中可以看出染料分子的能带最好与TiO2的能带重叠,这有利于电的注入。(3)染料分子通过接受来自电子供体I的电子,得以再生。(4)注入到TiO2导带中的电子与氧化态染料之 -3 间的复合,此过程会减少流入到外电路中电子的数量,降低电池的光电流。(5)注入到TiO2导带中的电子通过TiO2网格,传输TiO2 膜与导电玻璃的接触面后流入到外电路,产生光电流。(6)在TiO2中传输的电子与I间 -3 的复合反应。(7) I离子扩散到对电极被还原再生,完成外电路中电流循 -3 环。 太阳能电池的性能测试系统主要分为五部分，分别为光源，透镜，电池器件，电化学工作站(恒电位仪)，计算机，通过对太阳能电池光照下的电流/电压曲线的分析，来测试染料敏化TiO2纳米晶光电化学电池的 光电压，光电流，光电转换效率等性能。 衡量光电化学太阳能电池的性能主要有五个评价参数:短路光电流(ISC)、开路光电压(VOC)、填充因子(FF)、入射光子到电子的转换效率(IPCE)和能量转换效率(η)。(1) 短路光电流(ISC):太阳能电池在短路条件下的工作电流。此时，电池输出的电压为零。(2) 开路光电压(VOC):太阳能电池在开路条件下的输出电压。此时，电池的输出电流为零。(3) 填充因子(FF):填充因子定义为:FF= Pmax / ISC VOC。 (4) 能量转换效率(η):定义为太阳能电池的最大功率输出与入射太阳光的能量(Plight)之比。 ?? P max P light ? FF ? I sc ?V oc P light 三、 仪器装置和样品 1. 染料敏化的纳米晶太阳电池(未注入电解液) 2. 微量进样器 3. 标准电解液:0.1 mol/L LiI ， 0.05mol/L I2 ，0.5 mol/L 4,叔丁基吡啶(溶剂为体积比为1:1的PC和乙氰的混合物) 4. 恒电位仪，三电极体系(工作电极，参比电极，对电极) 5. 辐照计(FZ-A型) 6. 氙灯光源(功率500W) 7. 光学导轨及透镜 四、 实验步骤 1. 调节光路:打开氙灯光源，将辐照计固定在导轨上。调节辐 照计 的相对距离，使辐照强度达到100mW/cm2并固定位置。 2. 打开恒电位仪和计算机电源，屏幕显示清晰后，再打开恒电位仪测量窗口。 3. 使用微量进样器抽取一定量的标准电解液，并将标准电解液沿缝隙边缘灌注至染料敏化纳米晶太阳电池中。将工作电极夹在电池的照光一端，参比电极和对电极夹在另一端。固定在步骤1中所述位置。 4. 使用恒电位仪测量太阳电池的I-V曲线。 5. 重复测量辐射照度为75mW/cm2和50mW/cm2下太阳电池的I-V曲线。 五、 结果处理 1. 根据实验数据作出染料敏化太阳电池的I,V曲线图1。 0.75 current(mA/cm) 0.50 2 0.25 0.00 2. 利用I,V曲线作图得到染料敏化太阳电池的功率输出曲线图2。 22 FF(%) η(%) Plight(mW/cm)ISC(mA) VOC(V) Pmax(mW/cm) 75 0.4601 0.3005 0.04413 31.9 0.059 篇六:染料敏化太阳能电池的部分文献总结及实验研究构想 染料敏化太阳能电池的部分文献总结及实验研究构想 1.部分文献 1.1染料敏化太阳能电池的结构 染料敏化太阳能电池总的可以分为三个部分:光电极、染料敏化剂、电解质和对电极。如图1。光阳极部分包含透明导电基底(一般为透明导电玻璃，也有一些柔性基底的)、半导体(主要是TiO2)。染料敏化剂主要是一些有机物，通常含有羧基或磷基基团。电解质主要由有机溶剂、氧化还原电对和添加剂组成。对电极是在透明导电基底上镀一层催化剂材料，如铂、石墨等。 图1 染料敏化太阳能电池的结构 光阳极 目前研究的染料太阳能电池只要采用多孔纳米网络结构的薄膜晶体作为半导体电极。这种电极在染料敏化太阳能电池中，起着支撑染料敏化剂、接收电子和传输电子的作用。它至少应该满足三个条件: (1)必须有足够大的比表面积，从而能够吸附大量的染料; (2)纳米多孔薄膜吸附染料的方式必须保证电子有效地注入薄膜的导带; (3)电子在薄膜中有较快传输速度，以减少薄膜中电子与电解质 受主的电荷复合。 目前用得最多的光阳极材料是TiO2纳米晶。这类材料有很好的光吸收特性，并且成本较低、稳定性也较好。其他的光阳极材料有ZnO 、Nb2O5、SrTiO3、Zn2SnO4 等。其中ZnO的电子传输特性优于TiO2，但是却不能在酸性环境中稳定存在，而Zn2SnO4克服了ZnO的酸性不稳定性，是一类比较有潜力的光阳极 染料敏化剂 染料敏化剂是吸附在纳米多孔半导体材料的网络结构中的有机物，这些有机物具有吸收太阳光、产生光电子和传输光电子到半导体导带的作用。这类染料分子一般含有固定配体和辅助配体。应该满足以下条件: (1)电子最低占据轨道(LUMO) 的能量应该高于半导体导带边缘的能量， 且需有良好的轨道重叠以利于电子的注入; (2)具有宽的光谱响应范围，应能在尽可能宽的范围内吸收可见太阳光谱; (3)需能牢固吸附于半导体的表面，以利于其激发生成的电子有效注入到半导体的导带; (4)具有比电解质中的氧化还原电对更正的氧化还原电势，以便能很快得到来自还原态电解质的电子而重生; (5)有足够负的激发态氧化还原电势，保证染料激发态电子注入TiO2 导带; (6)激发态寿命足够长，且有很高的电荷传输效率; (7)长期光照下需具有良好的化学稳定性; (8)能溶解于与半导体共存的溶剂，以利于在TiO2 表面形成非聚集的单分子染料层。因为聚集的染料分子会使入射光损耗，阻碍电子输运。 目前，人们研究的可作为敏化剂的染料主要有四种:钌多吡啶有机金属配合物、酞菁和菁类染料、和天然染料等。 电解质 DSSC电池中电解质的关键作用是将电子传输给氧化态的染料分子，并将空穴传输到对电极，电解质的性能对太阳能电池的性能起着举足轻重的作用。电解主要分为液态电解质、准固态电解质和固态电解质。目前准固态、固态电解质是研究的热点。 对电极 对电极在DSSC中起着重要的作用，通常是选用在导电基底上镀一层铂而成。电子在电极/电解质界面起着催化剂的作用，保证了电子的高效传输。其主要作用可以概括为[2]: (1)收集和输运电子(接收电池外回路的电子并把它传递给电解质里面的氧化还原 (2)吸附并催化I-3; (3)反射透过光(把从工作电极透过的光反射回光阳极膜，提高太阳光的利用率)。 也有用碳、镍或其他聚合物作对电极的，但是催化活性不如铂。 1.2染料敏化太阳能电池的优缺点 它制作方法简单，成本低，光电转换效率超过了7.1%。据估算，染料敏化电池的成本仅相当于硅电池板的1/10。它对光照条件要求不高，即便在阳光不太充足的室内，其光电转化率也不会受到太大的影响。而且能源回报周期短。但是目前染料敏化太阳电池多使用的液态电解质，造成电池的性能很不稳定，寿命比较短，且不易封装。而准固态和固态电解质虽然能克服上述困难，但是效率却不高，因此这方面的技术有待提高。 1.3染料敏化太阳能电池的研究热点 针对染料敏化太阳能电池的效率(相对于传统材料的效率)、稳定性、寿命等方面，目前对燃料敏化电池的研究主要集中在以下几个方面: (1)光阳极的研究:目前所用的光阳极材料主要是二氧化钛，包括二氧化钛纳米晶、用其他材料修饰过表面的二氧化钛纳米晶等。还有ZnO 、Nb2O5、SrTiO3、Zn2SnO4等也可以作为光阳极材料。 (2)染料的研究:实验室及生产用的大多数是天然的金属有机配合物燃料，但是对环境有污染;有机天然染料成本低，环保潜力大，是目前研究的热点。 (3)电解质的研究:电解质中的氧化还原电对一般选用I-/I3-。然而，目前所用的电解质大多数为液态的，不仅封装困难，还易于挥发等，造成整个电池的新能不稳定。所以，准固态/固态电解质有待发展研究。 (4)对电极的研究:对电极大多采用铂作为对电极上的催化剂材料，但是铂对电极的成本相对较高，而且其稳定还与其制备工艺有关。石墨、碳、镍、金、高分子聚合物等也可以作为对电极的催化剂材料。制备对电极的方法可采用涂覆法、磁控溅射法等。 2.实验研究构想 2.1光阳极材料 传统的光阳极材料主要是锐钛矿型的二氧化钛，研究发现ZnO、Nb2O5从能带结构的观点出发[1]，可以成为TiO2的替代品。 (1)ZnO相对于TiO2具有较高的电子传输速率，但是由于它在染料中的酸性不稳定性，使得光电转换效率相对于TiO2较低，然而，这个问题可以通过将ZnO浸入在回流的乙醇溶液中解决。相对于纳米颗粒的ZnO，纳米线，纳米纤维状的ZnO效率更高，其中又以枝装的ZnO最好，制备方法有热蒸发法、水溶液法[3]等。 (2)Nb2O5 由于相对于锐钛矿相得TiO2，Nb2O5 具有更宽的带隙和相对较高的导带底能量，当Nb2O5 与N3染料一起构建太阳能电池是，其具有更高的开路电压。并且，具有较大的BET表面积(g/cm2)的Nb2O5 用作太阳能电池时，它的内电阻较小。并且当当电池的尺寸越小，Nb2O5 的空间尺寸越小，电池的性能越好，因此可以用适当的化学方法可以得到介观和一位纳米结构的Nb2O5 ，从而替代TiO2制备出高性能的DSC。 (3)Zn2SnO4 用Zn2SnO4制备的DSC的光阳极材料的最高转换效率(3.8%)接近ZnO的最高转换效率(4.1%)，并且克服了 ZnO的酸性不稳定性，是一类比较有潜力的光阳极材料。 (4)其它其它金属氧化物也可以用作光阳极的半导体材料，但是效率不高。如果将某些金属掺杂到一些半导体氧化物中，可以提高电池都的开路电压，但是却降低了短路电流。 综上所述，可以研究光阳极的半导体材料的制备方法，制备出一维纳米结构的半导体材料。还有具有羽毛柱状的TiO2的制备方法，这种结构的半导体材料具有比较大的表面面积，因而有很好的电学接触，，转换效率比较高(7%)[4]。还可以优化Zn2SnO4等的结构。另外，图2是不同半导体的能带位置，根据此图研究多元化合物或掺杂化合物的结构及能带结构，找到更好的适合的用过光阳极半导体的材料。 图2 不同半导体的能带位置(pH=1的水相电解质环境)[1] 2.2电解质 因为目前的固体电解质的光电转换效率都不是很理想，因而限制了固体电解质的应用。固体电解质只要集中在无机P型半导体、有机空穴传输材料或者导电聚合物材料等。在固态电解质中的无机P型半导体载流子为空穴，很自然地适合作为固态电解质。常用的有CuI、CuBr、CuSCN、NiO等，从稳定性等方面来说，CuSCN较稳定。然而难以选择适当的制备方法使其沉积，常见的有溶液沉积或电化学沉积，前者的效果比后者好。但是效率始终不高(2%)左右。Meng等[5]报道了用熔融盐包覆的方法可以提高CuI的稳定性，其转化效率达到了3.8%。Jing Zhang等[6]报道了碳纳米颗粒 杂化PEO/P(VDF-HFP)/SiO2聚合物电解质，太阳能电池的转化效率达到了4.27%。Erika Kozma[7]等用苝二亚酰胺高莱戈噻吩聚合物作为n型半导体材料用于DSSC的电解质材料，效率虽然不高(0.8%)，但是却证明了吩噻基聚合物用作光伏受主材料的可能性，为以后的发展奠定了基础。 因此，可以研究无机P型半导体材料的制备方法和表面改性来改善该类固态电解质太阳能电池的光电转化效率。其他类型的固体电解质如n型半导体材料还有待进一步研究和开发。 篇七:关于编制染料敏化太阳能电池项目可行性研究报告编制说明 染料敏化太阳能电池项目 可行性研究报告 编制单位:北京中投信德国际信息咨询有限公司 编制时间: 高级工程师:高 建 关于编制染料敏化太阳能电池项目可行性 研究报告编制说明 (模版型) 【立项 批地 融资 招商】 核心提示: 1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水 准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报 告大纲(具体可跟据客户要求进行调整) 项目建议书 专 业 撰写 商业 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 书 节能评估报告 资金申请报告 可行性研究报告 编制单位:北京中投信德国际信息咨询有限公司 目 录 第一章 总 论 ............................................... 1 1.1项目概要 ............................................................ 1 1.1.1项目名 称 .................................................................................................... .............. 1 1.1.2项目建设单 位 .................................................................................................... ...... 1 1.1.3项目建设性 质 .................................................................................................... ...... 1 1.1.4项目建设地 点 .......................................................................................................... 1 1.1.5项目主管部 门 .......................................................................................................... 1 1.1.6项目投资规 模 .......................................................................................................... 2 1.1.7项目建设规 模 .......................................................................................................... 2 1.1.8项目资金来 源 .......................................................................................................... 3 1.1.9项目建设期 限 .......................................................................................................... 3 1.2项目建设单位介绍 .................................................... 3 1.3编制依据 ............................................................ 3 1.4编制原则 ............................................................ 4 1.5研究范围 ............................................................ 5 1.6主要经济技术指标 .................................................... 5 1.7综合评价 ............................................................ 6 第二章 项目背景及必要性可行性分析 ....................... 7 2.1项目提出背景 ........................................................ 7 2.2本次建设项目发起缘由 ................................................. 7 2.3项目建设必要性分析 .................................................. 7 2.3.1促进我国染料敏化太阳能电池产业快速发展的需 要 .......................................... 8 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举 措 .............................................................. 8 2.3.3满足我国的工业发展需求的需 要 .......................................................................... 8 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要 求 ...................................................................... 8 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需 要 .................................. 9 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需 要 .................................................................. 9 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需 要 ............................................................ 10 2.4项目可行性分析 ..................................................... 10 2.4.1政策可行 性 .................................................................................................... ........ 10 2.4.2市场可行 性 ............................................................................................................ 10 2.4.3技术可行 性 ............................................................................................................ 11 2.4.4管理可行 性 ............................................................................................................ 11 2.4.5财务可行 性 ............................................................................................................ 12 2.5染料敏化太阳能电池项目发展概况 ..................................... 12 2.5.1已进行的调查研究项目及其成 果 ........................................................................ 12 2.5.2试验试制工作情 况 ................................................................................................ 13 2.5.3厂址初勘和初步测量工作情 况 ............................................................................ 13 2.5.4染料敏化太阳能电池项目建议书的编制、提出及审批过 程 ............................ 13 2.6分析结论 ........................................................... 13 第三章 行业市场分析 ...................................... 15 3.1市场调查 ........................................................... 15 3.1.1拟建项目产出物用途调 查 .................................................................................... 15 3.1.2产品现有生产能力调 查 ........................................................................................ 15 3.1.3产品产量及销售量调 查 ........................................................................................ 16 3.1.4替代产品调 查 ........................................................................................................ 16 3.1.5产品价格调 查 ........................................................................................................ 16 3.1.6国外市场调 查 ........................................................................................................ 17 3.2市场预测 ........................................................... 17 3.2.1国内市场需求预 测 ................................................................................................ 17 3.2.2产品出口或进口替代分 析 .................................................................................... 18 3.2.3价格预 测 ................................................................................................................ 18 3.3市场推销战略 ....................................................... 18 3.3.1推销方 式 ................................................................................................................ 19 3.3.2推销措 施 ................................................................................................................ 19 3.3.3促销价格制 度 ........................................................................................................ 19 3.3.4产品销售费用预 测 ................................................................................................ 20 3.4产品 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 和建设规模 ................................................. 20 3.4.1产品方 案 ................................................................................................................ 20 3.4.2建设规 模 ................................................................................................................ 20 3.5产品销售收入预测 ................................................... 21 3.6市场分析结论 ....................................................... 21 第四章 项目建设条件 ................................. 22 4.1地理位置选择 ....................................................... 22 4.2区域投资环境 ....................................................... 23 4.2.1区域地理位 置 ........................................................................................................ 23 4.2.2区域概 况 ................................................................................................................ 23 4.2.3区域地理气候条 件 ................................................................................................ 24 4.2.4区域交通运输条 件 ................................................................................................ 24 4.2.5区域资源概 况 ........................................................................................................ 24 4.2.6区域经济建 设 ........................................................................................................ 25 4.3项目所在工业园区概况 ................................................ 25 4.3.1基础设施建 设 ........................................................................................................ 25 4.3.2产业发展概 况 ........................................................................................................ 26 4.3.3园区发展方 向 ........................................................................................................ 27 4.4区域投资环境小结 .............................(转 载 于:wWw.xIeLw.com 写 论文 网:)...................... 28 第五章 总体建设方案 ...................................... 29 5.1总图布置原则 ....................................................... 29 5.2土建方案 ........................................................... 29 5.2.1总体规划方 案 ........................................................................................................ 29 5.2.2土建工程方 案 ........................................................................................................ 30 5.3主要建设内容 ....................................................... 31 5.4工程管线布置方案 ................................................... 32 5.4.1给排 水 .................................................................................................................... 32 5.4.2供 电 ........................................................................................................................ 33 5.5道路设计 ........................................................... 35 5.6总图运输方案 ....................................................... 36 5.7土地利用情况 ....................................................... 36 5.7.1项目用地规划选 址 ................................................................................................ 36 5.7.2用地规模及用地类 型 ............................................................................................ 36 第六章 产品方案 ........................................... 38 6.1产品方案 ........................................................... 38 6.2产品性能优势 ....................................................... 38 6.3产品执行标准 ....................................................... 38 6.4产品生产规模确定 ................................................... 38 6.5产品工艺流程 ....................................................... 39 6.5.1产品工艺方案选 择 ................................................................................................ 39 6.5.2产品工艺流 程 ........................................................................................................ 39 6.6主要生产车间布置方案 ............................................... 39 6.7总平面布置和运输 ................................................... 40 6.7.1总平面布置原 则 .................................................................................................... 40 6.7.2厂内外运输方 案 .................................................................................................... 40 6.8仓储方案 ........................................................... 40 第七章 原料供应及设备选型 ............................... 41 7.1主要原材料供应 ..................................................... 41 7.2主要设备选型 ....................................................... 41 7.2.1设备选型原 则 ........................................................................................................ 42 7.2.2主要设备明 细 ........................................................................................................ 43 第八章 节约能源方案 ...................................... 44 8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规 范 .............................. 44 8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 ...................................... 44 8.2.1能源消耗种 类 ........................................................................................................ 44 8.2.2能源消耗数量分 析 ................................................................................................ 44 篇八:染料敏化太阳能电池数据分析 图1 图1是厚片和薄片(厚片和薄片是指阳极材料的薄厚，厚度比 大概是2比1)的光电转换效率随时间变化的折线图，该时间是 指自电池制备完成后到测量电池转换效率时的时间，主要反映的是电池的寿命长短。图中，红色线代表薄片的效率随时间的变化情况，黑色线代表厚片的效率衰减情况。从这张图中可以明显看到，电池的光电转化效率随时间衰减呈现先快后慢的趋势，在前四天的衰减速度相当快，此后趋于平缓(造成此衰减现象的可能原因有:1.电解质溶液每次干了之后溶剂虽然没了，但是溶质还在，下一轮注入电解液时的环境如电解质与阳极材料的接触、电子载体在电解液中的运动等是不同的;2.残余在电池中的电解质随着时间的增长对电池阳极材料以及结构等产生破坏和影响;3.电池的非绝对密封允许外界与阳极材料极其结构的相互接触并相互作用，对电池内部结构及性能产生损坏;4.多次测试对电池性能产生影响;5.有机染料在电解质干涸的情况下见光极易分解，在前期，当电解质干涸后，染料大量分解，电池性能急剧下降，到了后期，可分解的染料微乎其微，电池性能区域低水平的稳定。)并且，从图中不难看出，厚片的效率略高于薄片，(这主要是由于阳极材料厚的电池吸附的有机染料较薄的多。) 将厚片和薄片的光电转换效率随时间变化的关系用数学公式拟合后得到如下结果: 图2 图3 图2和图3将时间取自然对数后，厚片和薄片的光电转换效率随其变化的关系图，从图中不难看出，两者呈现相当明显的线性 关系(??2=0.98)。 结论:(如果选取最高效率的60%以上为正常工作状态，那么)太阳能电池的寿命大约为4天，这主要是由于样品电池值封装了两侧，并没有全部封闭，导致电解质挥发较快，电池性能不稳，寿命欠佳。 图4 图4是所有测量样品中光电转化效率最好的样品不同时间测量得到的I-V曲线，从图中可看出，前几日，随着时间的延长，电池的光电转化效率衰减很快，随后，趋于平缓，当在第14日进行测量的时候，其I-V曲线基本与第10日所测得的一致，也就是说，在电池制作完成10天后，其性能基本保持稳定不变，此时的效率约为0.7% 图5光电转换效率随光照强度变化折线图 图5是7个样品在光照强度为20，40，60和80mW/cm2时的最佳光电转换效率折线图(在图中分别为系列1至7)，其中，除去出现明显偏差的4号样品(即系列4,图中未表示)后，可以看到，在某一光强P0以下(~40mW/cm2)，随着光强的增强，染料敏化太阳能电池的转化效率下降，当光强大于P0后，PEC随光强的增强明显上升。但总体上，效率提高的幅度不大。(为什么会先下降后上升,等待师兄的文献中。。。或者咱们自己找找,全英文的，偶表示有点招架不了，晓涵应该么问题滴~)但可以预测，在一定光强范围内(大于80mW/cm2)，随着光照强度的进一步增大，染料敏化太阳能电池的转化效率也还会继续提高，超过该范围后， 其效率可能不再增长，出现饱和甚至还有可能下降(光照过强导致电池内部成分被破坏)。考虑到实际的应用，地球表面可以得到的太阳光的光照强度约为(684W/m2,太阳常数是1368W/m2,大气对太阳辐射的吸收大约占其总能量的一半，故照射到底面的值约为太阳常数的一半，即68.4mW/cm2)，该电池的效率仅能在1.5%~2.0%之间，较低。但依据现有的实验数据，预测随着光强的增强，效率会进一步提高，由此带来的思路就是，可以通过增加一些聚光设备，将光强集中照射到电池接受面上，从而实现效率的提高。 篇九:染料敏化太阳能电池 华南师范大学实验报告 学生姓名:蓝中舜 学号:20120010027 专业:新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级:12新能源 课程名称:化学电源实验 实验项目:染料敏化太阳能电池 实验类型:验证 设计 综合 实验时间:2014年6月5日-9日 实验指导老师:孙艳辉组员:吕俊 郭金海 余启鹏 一、实验目的 1、了解染料敏化纳米TiO2太阳能电池的工作原理及性能特点。 2、掌握合成纳米TiO2溶胶的方法、染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法以及电池的组装方法。 3、掌握评价染料敏化太阳能电池性能的方法。 二、实验原理 DSSC 结构:染料敏化太阳能电池的结构是一种“三明治”结构, 如图1 所示，主要由以下几个部分组成: 导电玻璃、染料光敏化剂、多孔结构的TiO2半导体纳米晶薄膜、电解质和铂电极。其中吸附了染料的半导体纳米晶薄膜称为光阳极，铂电极叫做对电极或光阴极。 DSSC 电池的工作原理:电池中的TiO2禁带宽度为3.2 eV，只能吸收紫外区域的太阳光，可见光不能将它激发，于是在TiO2膜表面覆盖一层染料光敏剂来吸收更宽的可见光，当太阳光照射在染料上，染料分子中的电子受激发跃迁至激发态，由于激发态不稳定，并且染料与TiO2薄膜接触，电子于是注入到TiO2导带中，此时染料分子自身变为氧化态。注入到TiO2导带中的电子进入导带底，最终通过外电路流向对电极，形成光电流。处于氧化态的染料分子在阳极被电解质溶液中的I- 还原为基态，电解质中的I3-被从阴极进入的电子还原成I-，这样就完成一个光电化学反应循环。但是反应过程中，若电解质溶液中的I-在光阳极上被TiO2导带中的电子还原，则外电路中的电子将减少，这就是类似硅电池中的“暗电流” 。整个反 应过程可用如下表示: 其中，反应(5)的反应速率越小，电子复合的机会越小，电子注入的效率就越高;反应(6)是造成电流损失的主要原因。 光阳极 目前，DSSC 常用的光阳极是纳米TiO2。TiO2是一种价格便宜，应用广泛，无污染，稳定且抗腐蚀性能良好的半导体材料。TiO2有锐钛矿型(Anatase)和金红石型(Rutile)两种不同晶型，其中锐钛矿型的TiO2带隙(3.2eV)略大于金红石型的能带隙(3.l eV)，且比表面积略大于金红石，对染料的吸附能力较好，因而光电转换性能较好。因此目前使用的都是锐钛矿型的TiO2。研究发现，锐钛矿在低温稳定，高温则转化为金红石，为了得到纯锐钛矿型的TiO2，退火温度为450oC。 染料敏化剂的特点和种类 用于DSSC 电池的敏化剂染料应满足以下几点要求: ? 牢固吸附于半导体材料; ?氧化态和激发态有较高的稳定性;?在可见区有较高的吸收;?有一长寿命的激发态;?足够负的激发态氧化还原势以使电子注入半导体导带;?对于基态和激发态氧化还原过程要有低的动力势垒，以便在初级电子转移步骤中自由能损失最小。 目前使用的染料可分为4 类: 第一类为钌多吡啶有机金属配合物。这类染料在可见光区有较强的吸收，氧化还原性能可逆，氧化态稳定性高，是性能优越的光敏化染料。用这类染料敏化的DSSC 太阳能电池保持着目前最高的转化效率。但原料成本较高。 第二类为酞菁和菁类系列染料。酞菁分子中引入磺酸基、羧酸基等能与TiO2 表面结合的基团后，可用做敏化染料。分子中的金 属原子可为Zn、Cu、Fe、Ti 和Co 等金属原子。它的化学性质稳定，对太阳光有很高的吸收效率，自身也表现出很好的半导体性质。而且通过改变不同的金属可获得不同能级的染料分子，这些都有利于光电转化。 第三类为天然染料。自然界经过长期的进化，演化出了许多性能优异的染料，广泛分布于各种植物中，提取方法简单。因此近几年来，很多研究者都在探索从天然染料或色素中筛选出适合于光电转化的染料。植物的叶子具有光化学能转化的功能，因此，从绿叶中提取的叶绿素应有一定的光敏活性。从植物的花中提取的花青素也有较好的光电性能，有望成为高效的敏化染料。天然染料突出的特点是成本低，所需的设备简单。 第四类为固体染料。利用窄禁带半导体对可见光良好的吸收，可在TiO2纳米多孔膜表面镀一层窄禁带半导体膜。例如InAs 和PbS，利用其半导体性质和TiO2纳米多孔膜的电荷传输性能，组成多结太阳能电池。窄禁带半导体充当敏化染料的作用，再利用固体电解质组成全固态电池。但窄禁带半导体严重的光腐蚀阻碍了进一步应用。 电解质 电解质在电池中主要起传输电子和空穴的作用。目前DSSC 电解质通常为液体电解质，主要由I-/I3-、(SCN)2-/SCN-、[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-等氧化还原电对构成。但液态电解质也存在一些缺点:(l)液态电解质的存在易导致吸附在TiO2薄膜表面的 染料解析， 影响电池的稳定性。 (2)溶剂会挥发，可能与敏化染料作用导致染料发生光降解。(3) 密封工艺复杂，密封剂也可能与电解质反应，因此所制得的太阳能电池不能存放很久。要使DSSC 走向实用，须首先解决电解质问题，固体电解质是解决上述问题的有效途径之一。 光阴极 电池的阴极一般由镀了Pt 的导电玻璃构成。导电玻璃一般用在DSSC 上的有两种，它们分别是ITO(掺In 的SnO2膜)和FTO(掺F 的SnO2膜)。导电玻璃的透光率要求在85%以上，其方块电阻为10- 20Ω/cm2，导电玻璃起着电子的传输和收集的作用。I3-在光阴极上得到电子再生成I-离子，该反应越快越好，但由于I3-在光阴极上还原的过电压较大，反应较慢。为了解决这个问题，可以在导电玻璃上镀上一层Pt，降低了电池中的暗反应速率，这可提高太阳光的吸收率。 染料敏化太阳能电池性能指标 DSSC 的性能测试目前通用的是使用辐射强度为1000 W/m2的模拟太阳光，即AM1.5 太阳光标准。评价的主要指标包括:开路电压(Voc)、短路电流密度(Isc)、染料敏化太阳电池的I-V 特性、填充因子(FF)、单色光光电转换效率(IPCE)和总光电转换效率。 开路电压指电路处于开路时DSSC 的输出电压，表示太阳能电池的电压输出能力。短路电流指太阳能电池处于短接状态下流经 电池的电流大小，表征太阳能电池所能提供的最大电流。Voc和Isc是DSSC 的重要性能参数，要提高DSSC 的光电性能，就要有高的Voc和Isc。判断染料敏化太阳能电池输出特性的主要方法是测定其光电流和光电压曲线即I-V 特性曲线。填充因子是指太阳能电池在最大输出功率(Pmax)时的电流(Im)和电压(Vm)的乘积与短路电流和开路电压乘积的比值，是表征因由电池内部阻抗而导致的能量损失。 DSSC 的光电转换效率是指在外部回路上得到最大输出功率时的光电转换效率。对于光电转换器件经常用单色光光电转换效率IPCE 来衡量其量子效率，IPCE 定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内入射单色光电子数NP之比。由于太阳光不是单色光,包括了整个波长，因此对于DSSC 常用总光电转换效率来表示其光电性能。总光电转换效率定义为电池的最大输出功率与入射光强的比。 三、仪器与试剂 仪器设备:XRD 粉末衍射仪、可控强度调光仪、紫外-可见分光光度计、电化学工作站、超声波清洗器、恒温水浴槽、多功能万用表、电动搅拌器、马弗炉、红外线灯、研钵、三室电解池、铂片电极、饱和甘汞电极、石英比色皿、导电玻璃、镀铂导电玻璃、锡纸、生料带、三口烧瓶(500mL)、分液漏斗、布氏漏斗、抽虑瓶、容量瓶、烧杯、镊子等。 试剂材料:钛酸四丁酯、异丙醇、硝酸、无水乙醇、乙二醇、 乙腈、碘、碘化钾、TBP、丙酮、石油醚、绿色叶片、红色花瓣、去离子水 四、实验步骤 1、TiO2溶胶制备 目前合成纳米TiO2的方法有多种，如溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、电化学沉积法等。本实验采用溶胶-凝胶法。 (1)在500mL 的三口烧瓶中加入1:100(体积比)的硝酸溶液约100mL，将三口烧瓶置于60-70oC的恒温水浴中恒温。 (2)在无水环境中，将5mL 钛酸丁酯加入含有2mL 异丙醇的分液漏斗中，将混合液充分震荡后缓慢滴入(约1 滴/秒)上述三口烧瓶中的硝酸溶液中，并不断搅拌，直至获得透明的TiO2溶胶。(30min) 2、TiO2电极制备 取4 片ITO 导电玻璃经无水乙醇、去离子水冲洗、干燥，分别将其插入溶胶中浸泡提 拉数次，直至形成均匀液膜。取出平置、自然晾干，再红外灯下烘干。最后在450oC 下于马弗炉中煅烧60min 得到锐态矿型TiO2修饰电极。(可用XRD 粉末衍射仪测定TiO2晶型结构, 本实验不检测XRD)。 3、染料敏化剂的制备和表征 (1) 叶绿素的提取 采集新鲜绿色幼叶，洗净晾干，去主脉，称取5g 剪碎放入研钵， 加入少量石油醚充分研磨，然后转入烧杯，再加入约20mL 石油醚，超声提取15min 后过滤，弃去滤液。将滤渣自然风干后转入研钵中，再以同样的方法用20mL 丙酮提取，过滤后收集滤液，即得到取出了叶黄素的叶绿素丙酮溶液，作为敏化染料待用。 (2) 花色素的提取 称取5g 红花或黄花的花瓣，洗净晾干，放入研钵捣碎，加入95%乙醇溶液淹没浸泡5min 后转入烧杯，继续加入约20mL 乙醇，超声波提取20min 后过滤，得到花红素的乙醇溶液，作为敏化染料待用。 (3) 染料敏化剂的UV-Vis 吸收光谱测定 以有机溶剂(丙酮或乙醇)做空白，移取2mL 色素，定容于50 mL 容量瓶，测定叶绿素和花红素的紫外-可见光吸收光谱。由此确定染料敏化剂的电子吸收波长范围。 敏化电极制备 经过煅烧后的4 片TiO2电极冷却到80 oC 左右，分别浸入上述两类染料溶液中(原浓溶液)，浸泡2~3h 后取出，清洗、晾干，即获得经过染料敏化的4 个TiO2电极。然后采用锡薄膜在未覆盖TiO2膜的导电玻璃上引出导电极，并用生料带外封。 4、DSSC 电池的组装和光电性能测试 (1)DSSC 电池组装 分别以染料敏化纳米TiO2电极为工作电极, 以镀铂电极为光阴极, 将电极与光阴极用夹子固定,在其间隙中滴入以乙腈为溶剂、 以0.5mol/L KI+0.05mol/L I2 +0.2mol/L TBP为溶质的液态电解质, 封装后即得到不同染料敏化的太阳能电池。 首先，将浸渍好染料的TiO2膜边缘用透明胶(或者封装膜)粘好，留一个尺寸为5mmX5mm 的槽; 其次，将槽口朝上，用注射器滴一两滴上述配置好的含碘和碘离子的电解质; 然后把镀铂对电极的导电面朝下压在TiO2膜上，把两个电极稍微错开，以便利用暴露在外面的部分作为电极的测试用;最后用两个鳄鱼夹把电池夹住就得到了一个可拆装的DSSC，如图2 所示。 (2)光电性能测试 用自组装的光电性能测试系统测定 DSSC 的I,V 特性曲线。光电性能测试系统由电化学工作站、氙灯光源、计算机及有效面积控制挡板组成。测试时，模拟光源的强度用辐照计调整为 100 mW/cm2。 五、数据记录与处理 (1)染料敏化剂的UV-Vis 吸收曲线 T(%) Wavelength(nm) 图3.绿色素在不同波长下的透过率