染料敏化太阳能电池的光阳极半导体材料有哪些

染料敏化太阳能电池是近十几年来发展起来的新型的高效率、低成本的光电池。起负载敏化剂以及收集和传输电子作用的光阳极是关系到该电池性能的重要部件，且其敏化的效果是整个光电池光电转换效率的关键。本文介绍染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的基本结构和工作原理，从原理上指出了光阳极提高和改进的目标所在。综述了作为光阳极的纳米晶TiO2薄膜的分类及常用的制备方法和敏化方法。在制备技术方面，指出丝网印刷技术由于其大面积制备的可 *** 作性，是实现未来工业化的手段，但它依然需要改进和优化；在染料敏化上，寻找低成本、高性能的敏化剂将是今后研究的重点。通过光敏化。获得具有好的光收集效率、快速的电荷传输以及优越的抑制电荷复合性能的多孔膜，将是未来染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池光阳极研究的方向。

光阳极的哪些性质会影响电池性能？

研究表明：

纳米晶 TiO2 膜光阳极的晶型、比表面积、粒子直径、膜厚度、 膜表面粗糙度等都是影响电池光电转换效率的重要因素。 就染料的吸附而言，比表面积越大，在半导体膜表面吸收的染料越多，越有 利于光的吸收。

一般来说颗粒越小，孔隙越大，膜越厚，表面积越大，不过颗粒 太小会影响染料的有效吸附半导体膜的表面粗糙度影响光在膜面上的吸收和反 射率。光阳极粗糙度增大，可见光在表面被来回反射，增加了孔内染料吸收光的 几率。

半导体光电极 在将光能转换为化学能的光电化学电池中，用半导体材料作光电极，起光吸收和光催化作用。n型半导体构成光阳极,只催化氧化反应p型半导体构成光阴极，只催化还原反应。但半导体表面一般不具有良好的反应活性，电极反应往往需较高的过电位。经过适当的表面处理(如热处理、化学刻蚀和机械研磨等)来改变电极的表面状态（如价态分布、晶格缺陷、晶粒粒度、比表面和表面态分布等），可以大大改善其催化活性。

表面修饰的半导体光电极 单纯半导体光电极一般催化活性不高，采用表面修饰方法（如沉积法、强吸附法、共价法和聚合成膜法等）将具有某些功能的物质(金属、半导体、化学基团和聚合物)附着于电极表面,使它成为表面修饰电极，就能改善和扩大电极功能。当具有催化活性的物质以高分散的岛状分布修饰在半导体电极表面并形成透光的肖特基接触时，就可能改变反应势垒，提高反应速率。例如，在半导体二氧化钛光阳极表面修饰上铂或钯，可大大提高乙醇水溶液光电催化氧化同时放氢的速率。

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