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染料敏化太阳能电池



染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cell，缩写为DSSC、DSC 或DYSC[1]）是一种廉价的薄膜太阳能电池。[2]它是基于由光敏电极和电解质构成的半导体，是一个电气化学系统。这种电池的一种较新的版本——也叫做格雷策尔电池，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。[3]米夏埃尔·格雷策尔尔因为本发明而曾荣获2010年千禧年科技奖（2010 millennium technology grand prize）。[4]

几种染料敏化太阳能电池

具有许多吸引人的特征; 因为它可以用低廉的材料制成（但实际中已经证明它很难摆脱对于贵重金属铂和钌的限制，并且它的液态的电极对于各种天气的适应也是一个严重挑战），不需要用精细的仪器来制造，这种电池在技术上很有吸引力。而且，其制造过程比以前的电晶体电池要便宜。它可以被制成软片，机械强度大，不需要特别保护就可以防护树枝或者冰雹的撞击。虽然它的能量转换效率比最好的薄膜电池要低，但理论上它们的性价比已足够高，在完成市电平价的情况下可以与化石燃料相提并论。由于化学稳定性问题而被搁置的商业应用[5], 在欧盟光伏路线图（英语：European Union Photovoltaic Roadmap）中预测将在2020年之前显着促进可再生能源发电。

染料敏化太阳能电池

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格雷策尔和奥勒冈制成的太阳能电池类型。
 
染料敏化太阳能电池的操作。

在1960年代后期，发现照明的有机染料可以在电化学电池中的氧化物电极处产生电。[6]

结构

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在格雷策尔和奥勒冈的设计方案中，电池有3个主部分。顶端是以掺氟的二氧化锡（SnO2:F）制成的透明阳极，置于一平板（一般是玻璃制）背面。这个可传导平板背面有一薄层二氧化钛（TiO2），组成一个高度多孔的结构，有着很高的表面面积。TiO2只吸收一小部分太阳光子（紫外辐射的光子）。[7]这块平板置于由光敏的钌-多吡啶染料（亦称分子感光剂[7]）和溶剂的混合物中。将薄膜在染料溶液中浸湿后，染料薄膜会与TiO2层形成共价键。

产业

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目前全世界宣称投入者众多，但迄今无产业尚未发展完整；即便目前实验室效率达15%在生产上仍有不少限制与突破点需克服；台湾DSSC产业链完整，永光、长兴、台塑、福盈及造能科技布局产业上下游完整。

参阅

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参考资料

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  1. ^ Haiying Wan, "Dye Sensitized Solar Cells" 互联网档案馆的存档，存档日期2006-09-11., University of Alabama Department of Chemistry, p. 3
  2. ^ "Dye-Sensitized vs. Thin Film Solar Cells" 互联网档案馆的存档，存档日期2006-02-10., European Institute for Energy Research, 30 June 2006
  3. ^ Brian O'Regan, Michael Grätzel. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. Nature. 24 October 1991, 353 (6346): 737–740. Bibcode:1991Natur.353..737O. doi:10.1038/353737a0. 
  4. ^ Professor Grätzel wins the 2010 millennium technology grand prize for dye-sensitized solar cells, Technology Academy Finland, 14 June 2010.
  5. ^ Tributsch, H. Dye sensitization solar cells: a critical assessment of the learning curve. Coordination Chemistry Reviews. 2004, 248 (13–14): 1511–1530. doi:10.1016/j.ccr.2004.05.030. 
  6. ^ Gerischer,H.; Michel-Beyerle,M.; Rebentrost, E.; Tributsch, H. Sensitization of Charge-Injection into Semiconductors with Large Band Gap. Electrochimica Acta. 1968, 13 (6): 1509–1515. doi:10.1016/0013-4686(68)80076-3. 
  7. ^ 7.0 7.1 Juan Bisquert, "Dye-sensitized solar cells" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Departament de Física, Universitat Jaume I
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