基金项目国家自然科学基金资助项目(50082003);福建省国际合作基金资助项目(2001I006);福建省自然科学基金资助项目(E0210023)染料敏化太阳能电池一一DYSC〔7.DYSC是由透明导电玻璃、Ti2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()。DYSC的光电转换在几个界面完成:(1)染料和Ti2纳晶多孔膜组成的界面;(2)染料分子和电解质构成的界面;(3)电解质和对电极构成的界面。光电转换机理为太阳光照射到电池上,染料分子吸收太阳光能量,使染料分子中的电子受激跃迁到激发态。激发态的电子将会快速注入到Ti2导带中,染料分子因失去电子变成氧化态。注入到Ti2导带中的电子在Ti2膜中的传输非常迅速,可以瞬间到达膜与导电玻璃的接触面,并在导电基片上富集,通过外电路流向对电极。处于氧化态的染料分子,由电解质(I-/I-)溶液中的电子供体(I-)提供电子而回到基态,染料分子得以再生。电解质溶液中的电子供体(还原剂)在提供电子(I-)以后,扩散到对电极,得到电子而还原。从而,完成一个光电化学反应循环,也使电池各组分都回到初始状态。这一过程在中给予了说明。电子在多孔纳晶Ti2膜中的输运机理目前还不十分清楚。主要有Weller等提出的隧穿机理,Grazel等提出的跳跃机理,Lindquist等提出的扩散模型和Konenkamp发现的电子传输过程等。各机理在一定范围内能解释某些,X代表SCN-,Cl-,Br-,I-,CN-等基团,但以NCS-最好。苯环上的4个羧基使它与Ti2表面有很好的结合能力。这使得光生电荷快速注入Ti2导带,达到有效的电荷分离。在钌吡啶有机金属配合物中,近几年来开发出一种新的“全黑染料”,吸收带边扩展至900nm左右。因此,该染料在整个可见光谱围内有很好的吸收性能,但它的光敏化性能并没有顺-Ru(NCS)2(dcbpy)2高。可见,决定染料敏化性能不仅与染料对光谱的响应能力有关,还有其它更重要有待进一步深入研究的因素。(2)第二类为酞菁和菁类系列染料〔19〕。酞菁是由4个异吲哚结合而成的十六环共轭体。金属原子位于环中间,与相邻的4个异吲哚相连。在分子中引入磺酸基、羧酸基等能与Ti2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,是金属原子为Zn时酞菁分子的结构,可表示为ZnPc.酞菁类染料很早就被用做光敏化剂。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换。
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