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河北科技大学学报
第 23卷第 2期 JO U RN A L O F HEBEI U N IV ERSIT Y O F V ol. 23 No. 2
总第 61期 2002年 SCIEN CE AN D T ECHN O LO G Y Sum 61 2002
文章编号: 1008-1542( 2002) 02-0022-09
纳米太阳能电池研究进展
孙宝,郝彦忠,李伟,王禄
(河北科技大学理学院,河北石家庄 050018)
摘要: 介绍了染料敏化 TiO2 纳米太阳能电池的结构(主要包括透明导电基片、纳米
TiO2 薄膜、染料敏化剂、电解液和透明对电极几个部分)及其工作原理。同时指出了液
态电解质的缺陷并提出全固态太阳能电池已成为一个重要研究方向,其研究中心是寻
找更好的空穴传输材料,主要介绍了其中的 p-型半导体、导电聚合物及高分子凝胶电
解质等,另外也介绍了 TiO2 纳米晶膜的改进,并对纳米太阳能电池的研究进展及其现
状进行了综述和展望。
关键词: TiO2 纳米结构电极; 太阳能电池; 光电化学
中图分类号: O 646 文献标识码: A
步入 21世纪,世界人口的剧烈增长和环境污染的日益严重,使人类对能源尤其是清洁的新
能源的开发利用有了更大的需求。 20世纪 70年代,第二次能源危机(石油危机)的爆发使人类意
识到开发可再生能源的必要性。而太阳能作为一种可再生能源,首先它不会改变地球的热能平
衡,也不会造成生态环境污染,另外,太阳能还有取之不尽、功率巨大、使用安全等优点,因此,太
阳能的开发利用引起了人类的重视,而太阳能电池是开发利用太阳能最有效的方法之一。
传统的太阳能电池可分为固态光伏太阳能电池和液结光电化学电池。目前,固态光伏太阳能
电池光电转换效率最高可达 36% (这是美国波音公司在 1990年 11月东京举行的第五次太阳能
发电国际会议上发表的,是他们将两种化合物半导体砷化镓与锑化镓重叠在一起制成一种新型
太阳能电池,并在 AM 1. 5, 100个太阳聚光的条件下对其进行测试所得。) ,但由于这种电池工艺
复杂,价格昂贵和对材料要求过高(高纯度完美晶体)使之难以普及,而只是用于航天器的发电系
统上。之后出现的液结太阳能电池与之相比有着工艺简单,原料便宜和光吸收能力增强的优点,
而且它目前的光电转换效率已经超过了 15% [1 ]。但这种太阳能电池同时存在着长期稳定性差和
电极光腐蚀等问题。为了避免这些问题,学者们又进一步利用了染料敏化电极,然而由于为提高
抗腐蚀性所使用的宽禁带半导体与太阳能光谱不匹配,使得光电转换效率明显降低,从而限制了
光电化学太阳能电池的发展。
收稿日期: 2001-07-05; 修回日期: 2001-12-14; 责任编辑: 陈玉堂
基金项目: 河北省教育厅博士基金资助项目,河北省自然科学基金资助项目(编号: 202351)。
作者简介: 孙宝( 1976-) ,女,河北深泽人,硕士研究生。
第 2期孙宝等纳米太阳能电池研究进展 23
1991年, Brian O 'Regan和 Graetzel M 报道了一种以染料敏化 TiO2 纳米晶膜作光阳极的
新型高效太阳能电池[2 ] ,从而开创了太阳