影响DSSC光电转换效率的因素影响

DSSC光电转换效率的因素主要有以下几种：
(1) 纳米晶TiO2多孔薄膜
     作为阳极的纳米晶TiO2多孔薄膜是整个DSSC的核心,其性能直接关系到电池的效率。从研究来看,对其性能的影响因素有很多[4],包括薄膜的制备方法、孔的大小、晶体类型、表面形态以及组成等。
(2) 染料光敏化剂
     染料光敏化剂也是DSSC的核心部分。通过理论分析,最理想的染料分子应该满足以下条件:染料分子中含有羧基、羟基等能紧密吸附在TiO2表面的极性基团;在可见光区域有较强、较宽的吸收光谱;激发态能级与TiO2导带能级相匹配,高于TiO2导带能级,保证电子的快速注入;氧化态和激发态要有较高的稳定性和活性;激发态寿命足够长,且具有很高的电荷传输效率;在氧化还原过程中有相对低的势垒,以保证氧化态染料被电解质还原再生。基于上述要求,选择和优化光敏染料,主要考虑可见光区的吸收光谱、氧化还原和激发反应活性、激发态和氧化态的寿命、染料的稳定性、在TiO2表面的吸附能力等性能指标。
(3) 对电极
     对电极的制备一般是在导电玻璃上镀一层铂金属,铂层的厚度及制备方法都会影响电池的性能。由于铂金属价格昂贵,制备工艺复杂,近几年来,非金属作为对电极材料得到广泛研究。高分子聚合物具有电导率高、质轻、稳定等优点,是一种作对电极的好材料。另外,碳材料作对电极的应用也频见报道,它是电的良导体,质轻、原料易得、无毒无污染,且具有很高的抗腐蚀性。到目前为止,报道的碳基材料对电极主要有石墨、碳纳米管、炭黑等。
(4) 电解质体系
     电解质体系中的氧化还原电对是影响电池性能的重要因素。通常选用的光敏化剂不同,与之配对的氧化还原对也不同。此外,电解质体系中的添加剂、有机溶剂的组成及溶剂的配方也会影响电池的性能。由于液态电解质存在密封困难,易泄露等问题,近些年,人们已经开始关注固态和准固态电解质,电解质材料的特性以及制备方法都会影响电池的性能。
(5) 上转换发光层
     利用上转换发光材料将红外光转换为电池可以吸收利用的可见光和近紫外光来提高电池对红外光的吸收,从而提高电池的光电转换效率,是近几年研究的一个新课题。李树全等采用水热法和高温煅烧法分别制备了掺Er3+和Ho3+的TiO2上转换发光层,获得了能吸收红外光的电极,且其大颗粒又具有光散射性和反射性,增加了光在薄膜中的传播路程,提高了光子的捕获率,从而提高了DSSC的光电性能。经过优化,在80mW/cm2红外光照射下,上转换发光电极的光电转换效率分别高达未加入上转换层电极效率的2.6倍和4.6倍。