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染料敏化剂简介及需满足要求的介绍以及在太阳能电池中的应用
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1 染料敏化剂简介染料敏化太阳能电池的关键问题之一在于敏化染料的选择，其中染料性能的优劣将直接影响染料敏化纳米二氧化钛太阳能电池的光电转换效率 ［ 5~8 ］，因此敏化剂成为制约其发展的关键因素。 1.1 染料敏化需符合的理论要求染料分子的性能是敏化太阳能电池的光捕获天线，其性能是决定电池光电转换效率的重要因素，一般必须具备以下条件： ●具有很宽的可见光谱吸收性，以吸收尽可能多的太阳光。 ●具有长期的稳定性，即能经得起无数次激发 - 氧化 - 还原，至少要二十年以上。 ●紧密吸附在纳米晶网络电极表面。在二氧化钛纳米结构半导体电极表面有良好的吸附性，即能够快速达到吸收平衡，而且不易脱附。染料分子母体上一般应有易与纳米半导体表面结合的基团。如 - COOH，- PO3H2。研究［ 9 ］表明（以羧酸联吡啶钌染料为例），染料上的羧基与二氧化钛膜上的羟基结合生成了酯，从而增强了二氧化钛导带 3d 轨道和染料 π 轨道电子的耦合，使电子转移更为容易。 ●足够负的激发态氧化还原电势以保证染料激发态电子注入二氧化钛导带；激发态寿命足够长且有高的电荷传输效率。 ●基态的染料敏化剂不与溶液中的氧化还原电对发生作用。 ●在氧化还原过程（包括基态和激发态）中要有相对低的势垒，以便在初级和次级电子转移中的自由能损失最小。 1.2 敏化改性机理敏化剂敏化通常涉及 3 个基本过程［ 10 ］：①敏化剂在 TiO2 表面的吸附；②吸附态的敏化剂分子吸收光子被激发；③激发态敏化剂分子将电子注入到导带。在光催化过程中，光生电子与空穴的复合几率及其迁移速率是影响光催化性能的主要因素。在使用敏化剂来提高光催化性能的过程中，TiO2 与吸附在其表面的敏化剂间的能带相对位置对电子的传输过程有很大影响。从热力学角度看，当敏化剂的导带位置比 TiO2 的导带位置高时，有利于敏化剂的激发态电子向 TiO2 导带注入。
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