纳米线太阳能电池有何优点?纳米线太阳能电池影响因素介绍

太阳能电池，一直是大家关注的热点之一。通过太阳能电池，我们能够充分利用绿色能源。上篇文章中，小编对纳米线太阳能电池有所阐述。为增进大家对太阳能电池的认识，本文将对二氧化钛纳米太阳电池予以介绍。如果你对太阳能电池具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、二氧化钛纳米太阳电池

(一)简介

二氧化钛纳米太阳电池是指由一种在禁带半导体材料修饰、组装到另一种大能隙半导体材料上形成的,窄禁带半导体材料采用过渡金属Ru以及Os等的有机化合物敏化染料,大能隙半导体材料为二氧化钛纳米晶并制成电极的太阳能电池。

由于纳米技术的诱人前景和广泛的经济和社会效益,将太阳能电池与纳米技术相结合的开发应用更成为研究的热点。

(二)优点

与硅太阳能电池相比,纳米二氧化钛太阳能电池除成本大大降低这一优点外还具有以下五个方面的优势:

①可以制成透明的产品;

②可以在各种光照条件下使用;

③对光线的入射角度不敏感,可充分利用折射光和反射光;

④可在柔性基底上制备,扩大了应用范围;

⑤工作温度宽,可高达70摄氏度。

我国市场上主要太阳能电池的商品价格为:单晶硅50元/瓦,多晶硅30元/瓦,而二氧化钛纳米太阳能电池估计价格低于10元/瓦。而且我国很多偏远地区普遍缺乏电能,特别是沙漠,那儿太阳充足,开辟廉价的太阳能电池是解决这一问题的理想途径。另外纳米而氧化钛电池也可为各种小型电子产品提供电源。因此开发和研究以纳米晶二氧化钛为主的太阳能电池具有很大的经济效益和社会效益。

二、二氧化钛纳米太阳电池影响因素

(1)纳米二氧化钛膜

纳米二氧化钛的粒径和膜的微结构对光电性能的影响很大。首先,纳米膜的多孔性使得它的比表面积远比其几何面积大,从而大大提高了其表面吸附能力,有利于染料分子的吸收和吸收太阳光,同时提高光电量子效率。另外,纳米二氧化钛的粒径小也会导致其大的比表面积,但同时其电极的孔径将随着变小。一般情况下,表面积越大,吸附能力越强,吸附染料分子越多,光生电流也就越强。但另一方面,孔径变小不利于光电效率的提高,因为小孔吸附染料分子后,剩余的空间太小,导致电解质在其中的扩散速度降低,从而电流产生效率下降。

除纳米二氧化钛外,其它的半导体氧化物如氧化锌(ZnO),氧化锡(SnO2)和氧化铌(Nb2O5)也都可作为二氧化钛的替代品,但其转化效率都远不及二氧化钛太阳能电池,分别只达到1.2%,1.4%和4%,尽管它们的禁带宽度都在3.2左右。

(2)染料敏化剂

染料是染料敏化纳米晶太阳能电池中的重要组成部分。敏化剂与半导体表面的化学键合不仅可以使敏化剂牢固的吸附到表面上,而且还可以增强电子耦合及改变表面态能量,有利于电荷的转移。

研究结果表明通过优化染料敏化剂,如配位体和前趋体及其制备工艺,可以提高二氧化钛太阳能电池的光电转化效率。如利用铷系列配合物敏化剂,其光电转化效率可超过10%。

(3)电解质

染料敏化纳米晶太阳能电池的电解质溶液中的氧化还原对一般为I3-/I-,其作用是还原被氧化的染料分子。溶剂和金属离子的种类变化对电池的电流输出影响较大。

另外对电极的影响也不可忽略。电解质中I3-需要在对电极上得到电子以便再生成I-。一般的对电极是一层金属铂。但铂的成本太高,不利于电池的广泛应用。由于碳高的导电性能和对I3-高的催化性能,因此也可利用多孔碳电极作为对电极,同样可达到理想的效果。

(4)电池封装及结构

致密是影响电池性能和使用寿命的关键,因此封装材料要求比较高,不仅要抗温度变化和太阳光爆晒,还要有对抗电解质腐蚀的长期稳定性。电池组是由多个单电池组成的,可以提高其输出功率。它可以串联或/和并联的方式把多个单电池组合在一起。

以上便是此次小编带来的“太阳能电池”相关内容，通过本文，希望大家对纳米线太阳能电池具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，小编将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!