染料敏化劑簡介及需滿足要求的介紹以及在太陽能電池中的應(yīng)用

　　1 染料敏化劑簡介染料敏化太陽能電池的關(guān)鍵問題之一在于敏化染料的選擇，其中染料性能的優(yōu)劣將直接影響染料敏化納米二氧化鈦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率 ［ 5~8 ］，因此敏化劑成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。 1.1 染料敏化需符合的理論要求染料分子的性能是敏化太陽能電池的光捕獲天線，其性能是決定電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素，一般必須具備以下條件： ●具有很寬的可見光譜吸收性，以吸收盡可能多的太陽光。 ●具有長期的穩(wěn)定性，即能經(jīng)得起無數(shù)次激發(fā) - 氧化 - 還原，至少要二十年以上。 ●緊密吸附在納米晶網(wǎng)絡(luò)電極表面。在二氧化鈦納米結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體電極表面有良好的吸附性，即能夠快速達(dá)到吸收平衡，而且不易脫附。染料分子母體上一般應(yīng)有易與納米半導(dǎo)體表面結(jié)合的基團(tuán)。如 - COOH，- PO3H2。研究［ 9 ］表明（以羧酸聯(lián)吡啶釕染料為例），染料上的羧基與二氧化鈦膜上的羥基結(jié)合生成了酯，從而增強(qiáng)了二氧化鈦導(dǎo)帶 3d 軌道和染料 π 軌道電子的耦合，使電子轉(zhuǎn)移更為容易。 ●足夠負(fù)的激發(fā)態(tài)氧化還原電勢以保證染料激發(fā)態(tài)電子注入二氧化鈦導(dǎo)帶；激發(fā)態(tài)壽命足夠長且有高的電荷傳輸效率。 ●基態(tài)的染料敏化劑不與溶液中的氧化還原電對發(fā)生作用。 ●在氧化還原過程（包括基態(tài)和激發(fā)態(tài)）中要有相對低的勢壘，以便在初級和次級電子轉(zhuǎn)移中的自由能損失最小。 1.2 敏化改性機(jī)理敏化劑敏化通常涉及 3 個(gè)基本過程［ 10 ］：①敏化劑在 TiO2 表面的吸附；②吸附態(tài)的敏化劑分子吸收光子被激發(fā)；③激發(fā)態(tài)敏化劑分子將電子注入到導(dǎo)帶。在光催化過程中，光生電子與空穴的復(fù)合幾率及其遷移速率是影響光催化性能的主要因素。在使用敏化劑來提高光催化性能的過程中，TiO2 與吸附在其表面的敏化劑間的能帶相對位置對電子的傳輸過程有很大影響。從熱力學(xué)角度看，當(dāng)敏化劑的導(dǎo)帶位置比 TiO2 的導(dǎo)帶位置高時(shí)，有利于敏化劑的激發(fā)態(tài)電子向 TiO2 導(dǎo)帶注入。