染料敏化太阳能电池及TiO2薄膜材料研究进展

李丽等：染料敏化太阳能电池及ＴｉＯｚ薄膜材料研究进展　染料敏化太阳能电池及ＴｉＯ２薄膜材料研究进展　李　丽　。，张贵友　，陈人杰　，陈　实　，吴　锋　（１．北京理工大学化工与环境学院环境科学工程北京重点实验室，北京１０００８１；　２．国家高技术绿色材料发展中心，北京１０００８１）　摘　要：　染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能　电池，与传统的硅太阳能电池相比，由于具有原材料来　主要由Ｉ一和Ｉ　组成，其主要作用是还原被氧化了的　染料分子，并起电子传输作用。阴极一般由镀铂的导　电玻璃构成。它既起到催化剂的作用，又可以将没有　吸收的光反射回去再次供染料吸收ｍ］。此外，将多孔　源广泛、成本低、理论转换效率高等诸多优点，因此成　为下一代新型太阳能电池的瞩目产品。就染料敏化太　阳能电池的结构与工作原理，对其纳米多孔ＴｉＯ。薄膜　碳电极代替成本较高的铂作为对电极，也达到了很好　电极材料的研究现状进行了详细阐述，并对太阳能电　的效果叫］。　池及其关键材料的发展方向进行了展望。　２．２染料敏化太阳能电池的工作原理　关键词：　纳米多孔ＴｉＯ２薄膜；电极材料；太阳能电池　染料敏化纳米晶太阳能电池工作原理如图１所　中图分类号：０６４７　文献标识码：Ａ　示　］。在光电流产生过程中，电子通常要经历以下过　文章编号：１００１－９７３１（２００８）ｌ１－１７６５－０５　程：　１　引　言　（１）染料（Ｄ）受光激发由基态跃迁到激发态　１９９１年，瑞士洛桑高等工业学院的Ｇｒ／ｉｔｚｅｌ教授　（Ｄ。）：　首次将染料敏化纳米晶太阳能电池的光电转化效率突　Ｄ＋ｈｖ—Ｄ。　破７　［１］。１９９７年，Ｇｒａｔｚｅｌ等报道了短路电流１８ｍＡ／　（２）　激发态染料分子将电子注入半导体导带：　ａｍ。开路电压７２０ｍＶ，转换效率超过１Ｏ　的电池　］。Ｄ。一Ｄ＋＋ｅ－（ＣＢ）　，　目前，小面积染料敏化太阳能电池的效率已超过　（电子注入速率常数为忌　）　ｌ１％【引。　（３）　Ｉ一离子还原氧化态染料可以使染料再生：　染料敏化太阳能电池的特点是具有较高的比表面　３Ｆ＋２１３＋一　＋Ｄ　积和光电转换率，而且制作工艺简单、稳定性和寿命长　（４）导带中的电子与氧化态染料之间的复合：　等，它最突出的特点是价格较低，仅为传统硅太阳能电　Ｄ＋＋　（ＣＢ）一Ｄ　池的１／５～１／１０［｛］，因而现已成为国际各个研究机构　（电子回传速率常数为ｋ　）　开发和研究的热点，并已取得了阶段性技术突破。　（５）　导带（ＣＢ）中的电子在纳米晶网络中传输到　２染料敏化太阳能电池及工作原理　后接触面（ｂａｃｋ　ｃｏｎｔａｃｔ，ＢＣ）后而流入到外电路中：　ｅ一（ＣＢ）——　ｅ一（ＢＣ）　２．１染料敏化太阳能电池　（６）　纳米晶膜中传输的电子与进人Ｔｉ０２膜孔中　ＤＳＣ主要由导电玻璃、纳米ＴｉＯ２多孔膜、染料敏　的Ｉ。一离子复合：　化剂、电解质和透明电极等组成。导电玻璃厚度一般　＋ｅ－（ＣＢ）——　３Ｉ一　为３ｍｍ左右，表面镀一层０．５～０．７，ｕｎｒ厚掺Ｆ的　ＳｎＯｚ膜或氧化铟锡（ＩＴＯ）膜。它起着传输和收集正、　（速率常数为ｋ　）　负电极电子的作用。纳米多孔氧化物薄膜是ＤＳＣ的　（７）　Ｉ　离子扩散到对电极（ＣＥ）上得到电子再　核心部分，薄膜材料主要集中于对Ｔｉ０２的研究，同时　生：　也包括其它半导体氧化物，如ＳｎＯ　、ＮｉＯ、ＺｎＯ、　Ｉ　＋ｅ－（ＣＥ）—　３Ｉ一　Ａｌ。０。、Ｎｂ。Ｏｓ等［５　］。敏化染料可将纳米多孔氧化　激发态的寿命越长，越有利于电子的注入，而激发　物薄膜的吸收谱带拓展到可见光区，从而提高了太阳　态的寿命越短，激发态分子有可能来不及将电子注人　光的利用率［ｇ］。因此，电池的光电转换效率主要取决　到半导体的导带中就已经通过非辐射衰减而返回到基　于光敏染料分子。染料光敏化剂主要有Ｒｕ配体系列　态。（２）、（４）两步为决定电子注入效率的关键步骤。　染料、酞菁系列染料、卟啉系列染料、叶绿素及其衍生　电子注入速率常数ｋ　与逆反应速率常数点　之比越大　物染料等［１　。电解质主要是传输电子和空穴的通道，　（一般＞３个数量级），电荷复合的机会越小，电子注入　－基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２００６ＡＡｌｌＡ１４７）；国家重点基础研究发展计划（９７３计划）资助项目　（２００２ＣＢ２ｌ１８００）　收到初稿日期：２００８—０４—１８　收到修改稿日期：２００８。０６—３０　通讯作者：吴　锋　作者简介：李丽（１９７７一）．女，博士．副教授，硕士生导师，从事绿色二次电池及相关材料研究。　１７６６，｝口　的效率就越高。Ｉ一离子还原氧化态染料可以使染料再　生，从而使染料不断地将电子注入到ＴｉＯｚ的导带中。　步骤（６）是造成电流损失的一个主要原因，因此电子在　纳米晶网络中的传输速度（步骤（５））越大，电子与Ｉ　离子复合的速率常数ｋ。　越小，电流损失就越小，光生　电流就越大。步骤（３）生成的Ｉ　离子扩散到对电极上　得到电子变成离子Ｉ一（步骤（７）），从而使Ｉ一离子再生　并完成电流循环。　图１　染料敏化纳米晶太阳能电池工作原理　Ｆｉｇ　１　Ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ　ｎａｎｏ—　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌ　评价太阳能电池的指标有很多，通常包括：开路电　压（ｏｐｅｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅ）Ｖ　、短路电流（ｓｈｏｒｔ　ｃｉｒ－　ｃｕｌｔ　ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ）　、电池的总效率　、光电转换效率　（ｔｈｅ　ｉｎｃｉｄｅｎｔ　ｐｈｏｔｏｎ－ｔｏ—ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）　ＩＰＣＥ等［　－ｌ１］。　３纳米多孔ＴｉＯ。薄膜电极材料　纳米ＴｉＯ２多孔膜具有孔隙率高、比表面积大等特　点，在太阳能电池中它可吸收较多的染料分子，而且还　可以使阳光在晶粒间进行多次反射，增强吸收量［１引。　因此，纳米ＴｉＯ。电极是太阳能电池的关键部分，其性　能将直接影响到电池的光电转换效率ｒ坫Ｊ钉。从研究来　看，对性能的影响因素有很多，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［１１，１８］。　ＴｉＯ２有３种晶型，即锐钛矿型、金红石型、板钛矿型。　由于电子在锐钛型ＴｉＯ。有较快的传输速率，因此锐钛　矿Ｔｉｏ２有较好的光电转换效率，如果采用金红石　ＴｉＯｚ或不纯的锐钛型ＴｉＯｚ时，光电转换效率将会明　显下降［１９１。　３．１纳米ＴｉＯ。膜的制备方法　纳米ＴｉＯ２多孔膜的制备方法很多，主要包括水热　合成法，粉末涂抹法，丝网印刷法等。　３．１．１水热合成法　水热合成法是将钛的醇盐或氯化物前驱体水解得　到无定形沉淀，然后在酸性或碱性溶液中胶溶得到溶　胶，再将溶胶在高压釜中进行水热熟化。熟化后的溶　胶涂覆在导电玻璃基片上，经４５０℃热处理后得到纳　米Ｔｉｏ２多孔薄膜。也有用商业ＴｉＯ。与Ｔｉｏ２的醇溶　液混合代替上述溶胶。张东社等人改进的水热结晶法　可用于柔性衬底上［２０１，Ｃｈｕｎｆｅｎｇ　Ｌａｏ用类似方法制备　李孝　料　２００８年第１１期（３９）卷　了纳米ＴｉＯ。多孔膜，经染料敏化后得到了９．１３　的　转化率［２¨。反应中为了防止颗粒团聚，通常加表面活　性剂、乳化剂等使胶体稳定，这些有机添加剂会在高温　煅烧时受热分解而被除去［２　。　水热合成法是溶胶一凝胶法的改进方法，主要在于　加入了一个水热过程，由此可以控制氧化物的颗粒尺　寸和分布，以及薄膜的孔隙率。戴松元等人对溶胶凝　胶法制备工艺中化学前驱体的ｐＨ值、高压釜热处理　温度做了研究［　。ｑ　，得出水热处理温度影响颗粒的尺　寸，将溶胶在高压釜中于２００￣２５０＂Ｃ水热处理１２ｈ，可　得到平均粒径为十几～２Ｏ纳米的ＴｉＯ２颗粒。颗粒的　晶型不仅与煅烧温度有关系，还与水热处理有关系，当　热处理温度为２７０℃，ｐＨ一１．０时出现４３　的大颗粒　金红石Ｅ。引。因此，控制好制备过程的温度是关键性步　骤。　３．１．２粉末涂抹法　粉末涂抹法是在一定量商业售的ＴｉＯ。粉末中加　入分散剂、活性剂、成膜剂等成分，在玛瑙研钵中充分　研磨，将所得胶体均匀涂抹在导电玻璃上，干燥后经　４５０℃热处理后可制得Ｔｉｏ２多孔膜。此种方法具有制　膜简单，膜厚易于控制，所制的膜具有较高的孔隙率和　比表面积。但所用ＴｉＯ。粉末不完全是锐钛矿型且含　有部分杂质，会导致ＴｉＯｚ膜产生结构缺陷，造成电子　在传输时与空穴的复合，降低ＤＳＣ的量子产率［２＂。　范乐庆等得出在３ｇ　ＴｉＯ。粉末中加入乙酰丙酮　０．１５ｍｌ和ＯＰ乳化剂０．１０ｍｌ，在玛瑙研钵中研磨１ｈ　和高温热处理保温０．５ｈ时，ＴｉＯｚ膜的光电性能较　好ｒ。　。王维波等得出４５０＂Ｃ的热处理温度是粉末涂抹　法的最佳处理温度［２　。罗欣莲等将粉末涂抹法与溶　胶凝胶法相结合，制备的电池性能要优于单纯的粉末　涂抹法［。　。　３．１．３丝网印刷法　丝网印刷技术可以将Ｔｉｏ２浆料均匀涂抹在导电　玻璃上，再经过高温热处理后，就可得到均匀的纳米　Ｔｉ０２多孔薄膜。丝网印刷易于大批量在导电玻璃上　生产ＴｉＯ。膜，实现制膜的自动化。影响膜厚的参数很　多，包括丝网上感光胶的厚度、刮板的压力、接触角度、　速度等［１　。丝网上感光胶的厚度越厚，印刷出来的膜　厚越大；接触角度越小，速度就越慢，压出的浆料就越　多。中科院戴松元对丝网印刷技术已达到很好的技术　水平。一般要求Ｔｉｏ２浆料具有很好的透过性能，且流　动性大、粘度低及附着性能好。将溶胶凝胶法制得的　湿态ＴｉＯ。脱水后，加入适量聚乙二醇或乙基纤维素等　高聚物，充分搅拌、研磨，可得到粘度适中的纳米Ｔｉ０２　浆料［２　。另外，影响ＴｉＯ。多孔薄膜质量的因素还有　丝网的目数、丝网的张力和性能等。　３．１．４其它方法　磁控溅射是将金属钛靶作阴极，导电玻璃作阳极，　在氩气和氧气氛围下溅射沉积到导电玻璃基片上，得　李丽等：染料敏化太阳能电池及ＴｉＯｚ薄膜材料研究进展　到ＴｉＯ。薄膜［３１］。冷压法是将纳米ＴｉＯ。粉体加入有　机溶剂中制成悬浮液，然后将其刮涂到导电基片上，待　有机溶剂挥发之后，将基片放到两块钢压板之间施以　压力［３引，所制得的ＴｉＯ。薄膜膜厚度为８　ｍ左右，平　均粒径为２３ｎｍ，孔隙率为５Ｏ　～５５　［３引。此外，还　有电化学沉积法［３　等。　３．２　ＴｉＯ　膜的优化及改性方法　为了提高纳米ＴｉＯ。多孔膜的光电性能，改性方法　主要包括表面修饰、离子掺杂、复合其它氧化物薄膜、　微观结构的设计等。　３．２．１表面修饰　表面修饰可以用酸碱处理、ＴｉＣ１　和异丙氧醇钛等　处理，通过对纳米ＴｉＯ：多孔膜表面进行化学处理，提　高表面态密度，使Ｔｉｏ２电极表面与染料分子之间结合　力增大，从而提高了电子的注入效率；改善纳晶多孔网　络微结构的电子扩散传输性能；使ＴｉＯ。表面得以活　化，表面粗糙度增大，吸附的染料分子增多，最终提高　电池的光电性能［１“。。　引。Ｈａｏ　Ｓａｎｅｕｎ等研究了用酸　处理纳米Ｔｉｏ２多孔膜对光电性能的影响，得出０．　１ｍｏｌ／Ｌ盐酸是合适的处理浓度，且处理后电极的光电　性能比用硫酸、硝酸或磷酸处理的效果要好［３＂。张东　社等用ＴｉＣ１。和异丙醇钛处理纳米ＴｉＯ。多孑Ｌ膜，处理　后的电极与染料分子的作用力增强［３引。杨蓉等用　ＴｉＣ１ｔ对纳米ＴｉＯｚ多孔膜表面进行处理，提高了对染　料的吸附量和光电性能［３　。Ｗａｎｇ　Ｚｈｏｎｇｓｈｅｎｇ等将　ＴｉＯ２电极在０．１ｍｏｌ／Ｌ的ＨＣＩ乙醇溶液中浸泡２ｈ　后，电池的短路电流大大提高　。。。由于表面处理后，　对电子接受效率有重要作用的是ＴｉＯ。表面的质子化　和脱质子化［｜¨。另外，杨术明等用稀土离子修饰ＴｉＯ。　表面，得出Ｙｂ。　离子的效果最好，在空气中烧结形成　氧化镱的修饰层，转化效率增大了１５　，他得出氧化　镱的存在能够抑制电荷复合，提高了电极的开路光电　压和填充因子等　引。　３．２．２离子掺杂　适当离子掺杂可以增强其光电性能，常用的金属　是过渡金属元素和稀土元素。对ＴｉＯ。进行离子掺杂，　掺杂离子能在一定程度上影响ＴｉＯ。电极材料的能带　结构，使其朝有利于电荷分离和转移、提高光电转化效　率的方向移动。卢萍等对第一过渡系列金属离子　Ｃｒ抖、Ｍｎｚ＋、Ｆｅ计、Ｃｏ抖、Ｎｉ抖、Ｃｕ抖、Ｚｎ２＋和第二过渡　系列金属离子Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ等进行了研究，得　出第二过渡系列金属离子对的修饰作用比第一过渡系　列金属离子的修饰作用更加明显［４引。王艳芹等研究　了过渡金属离子的掺杂，结果得出Ｚ　十掺杂后使ＤＳＣ　的光电转化效率有了较大提高ｎ　。Ｋｙｕｎｇ　Ｈｙｕｎ　Ｋｏ　等研究Ａｌ和Ｗ共掺杂，通过影响表面极化和缺陷电　荷平衡引起的能级变化，使吸收光谱红移，从而提高光　电效率［｜　。利用磁控溅射得到氮掺杂Ｔｉｏ２薄膜电　极，其在可见光区的光电流响应是未掺杂薄膜的２００　倍，如果将Ｔｉｏ２光阳极在Ｎ。流中煅烧，形成掺氮薄　膜电极，使得ＴｉＯ。吸收峰从紫外区位移到可见区，使　得电池总光电效率从６　提高到了８　９，６［４　。　３．２．３复合氧化物薄膜　由于电子从ＴｉＯ。电极向电解质倒流，解决这一问　题的常用方法是在ＴｉＯ：表面包裹一层绝缘的金属氧　化物，它可以有效地隔绝ＴｉＯ２和电解质，而电子可以　通过隧传效应从染料直接到达ＴｉＯｚ，绝缘层还可以使　电子在ＴｉＯ。上的寿命和浓度都增大【ｔ　。宽禁带半导　体尽管禁带宽度较高，本身吸光范围不高，但与ＴｉＯ２　薄膜复合以后，可以改善禁带结构，从而提高电池效　率［４　。复合方式有两种：（１）是直接将半导体化合物　与Ｔｊｏ２混合后，同时制成薄膜；（２）是将化合物半导体　或ＴｉＯ。单独制成薄膜，然后在其上再沉积ＴｉＯ。膜或　是半导体薄膜，形成半导体膜的多结结构。常用的半　导体化合物有ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＰｂＳ等。Ｘｉｎ－ｔｏｎｇ　Ｚｈａｎｇ等　用包覆０．１９ｎｍ　Ａ１ｚＯ　的ＴｉＯ。电极制成固态太阳能　电池，在８９ｍＷ／ｅｍ　的模拟太阳光下照射光电转换效　率从１．９４　Ａ上升到２．５９　ｏ。采用电化学沉积法在　ＴｉＯ。表面沉积了一层金属氢氧化合物，即使不用后续　烧结电池的性能也有提高［５　。Ｙｉｓｈａｙ　Ｄｉａｍａｎｔ等在　ＴｉＯ　表面沉积一层ＳｒＴｉＯ。，由于ＳｒＴｉＯ３的存在使　ＴｉＯ。的导带负移使得总的电池的转化效率提高１５．　３　［　］。通过在Ｔｉｏ２表面复合一层ＺｎＯ，光电转化效　率提高了２７．３　［５钔。Ｋｕｍａｒａ等指出了在ＭｇＯ／ＴｉＯｚ　复合电极中ＭｇＯ厚度的重要性，并应用于固态染料　敏化太阳能电池中［５引。还可以将Ｐ型半导体ＮｉＯ作　为电荷复合阻挡层和空穴传输层用在固态电池中，这　样可以改善电池性能［５　。　３．２．４微观结构的设计　ＴｉＯｚ薄膜的晶粒大小和有序程度对ＤＳＣ的性能　同样有影响，高度有序纳米阵列电极材料可能比现有　的多孔电极材料更有优势［５副。通过对纳米Ｔｉｏ２进行　微观结构设计制得有序结构，将会大幅减少电荷在电　极材料中的传输路径，进而减少界面复合的机会［５　；　有序的纳米孔洞连通性比较好，使电解液传质更好，还　可增加光子的散射，有利于增强光的吸收［５７］。Ｃｒａｉｇ　Ａ．Ｇｒｉｍｅｓ等用阳极氧化钛的方法制备了有序的纳米　Ｔｉ０２孔阵列［５　。Ｇ．Ｋ．Ｋｉｅｍａ制备了直径大约１肚ｍ　倾斜的柱状微粒的ＴｉＯ。薄膜，制成电池的光电转化效　率为４．１％［５　。Ｓ．Ｚ．Ｃｈｕ等利用ＡＡＯ模板在导电玻　璃表面制备纳米线阵列［６。。，关于纳米线阵列还有其它　的报道［６ｈ铊］。这些都表明可以进行有序阵列纳米　ＴｉＯ　电极材料的制备。　３．２．５其它改性方法　此外，通过紫外光照也是改性方法之一。Ｂｒｉａｎ　Ａ．Ｇｒｅｇｇ等认为照射后在ＴｉＯ２导带下可逆产生大量　１７６８　助　且连续分布的光活跃性表面态，可使光电转换效率提　高，还认为Ｌｉ　离子会抑制这些表面态［６副。Ｌａｒｒｙ　Ｎ．　Ｌｅｗｉｓ等也发现，用紫外光照射丝网印刷法制备Ｔｉｏ２　薄膜后使吸收光谱拓宽【４　。李姝丹等认为含有多量　锐钛矿和少量金红石的混晶相ＴｉＯ。样品能够表现出　较好的光催化性能［６４１。随着近年来对阳极研究的增　多，对ＴｉＯ２薄膜的改性也一直在层出不穷，找到一种　有效且成本低廉的改性或制备方法一直是研究者们的　重点工作。　４　结　语　目前国内外对染料敏化太阳能电池的研究和报道　日渐增多，但大部分仍主要围绕Ｇｒ／ｉｔｚｅｌ电池结构，而　实际待研究的方向仍然很多。如：制备具有纳米多孔　且条件可控的ＴｉＯ。电极材料，以改善阳极的能带结构　并减少暗电流的产生；纳米电极材料的制备、工艺方面　仍很复杂且耗时长，缺乏操作简单、耗时短的工艺；液　态电解质体系电池能量转换效率已超过１１　，其研究　重点正在转向与电池耐久性及稳定性密切相关的电解　质部分。　此外，对多孔ＴｉＯｚ薄膜接触界面性能的机理探讨　也是研究重点之一，如：导电玻璃与纳米膜、纳米膜与　染料之间、电极与电解质之间等的良好接触，以便能充　分了解它们之间的接触性能，进而提高太阳能电池的　开路电压、短路电流和使用寿命等综合性能。基于人　类对新能源材料的需求和科技的不断进步，染料敏化　太阳能电池在替代常规能源方面将显示出愈来愈强的　优势，且具有非常重要的现实意义。　参考文献：　［１］ｏ’Ｒｅｇａｎ　Ｂ，ＧｒＡｔｚｅｌ　Ｍ．［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９９１，３５３（２４）：７１７—　７３７．　［２］　Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅ　Ｊ．Ｇｒｉｔｚｅｌ　Ｍ．［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，１９９７．８０（１２）：３１５７—３１７１．　［３］戴松元，陈双宏，肖尚锋，等．［Ｊ］．高等学校化学学报，　２００５，２６（６）：１１０２－１１０５．　［４］陈炜，孙晓丹．李恒德，等．［Ｊ］．世界科技研究与发展，　２００４，２６（５）：２７－３５．　［５］Ｌｅｎｚｍａｎ　Ｆ，Ｋｒｕｅｇｅｒ　Ｊ，Ｂｕｒｎｓｉｄｅ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．口］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｂ，２００１，１０５（２７）ｌ６３４７－６３５２．　［６］Ｗａｎｇ　Ｚ　Ｓ，Ｈｕａｎｇ　Ｃ　Ｈ，Ｈｕａｎｇ　Ｙ　Ｙ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．Ｃｈｅｍ　Ｍａ・　ｔｅｒ，２００１，１３（２）：６７８—６８２．　［７］ｈｏ　Ｓ．Ｍａｋｒｉ　Ｙ，Ｋｉｔａｍｕｒａ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．口］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００４，１４：３８５－３９０．　［８］Ｃｈａｐｐｅｌ　Ｓ，Ｃｈｅｎ　Ｓ　Ｇ，Ｚａｂａｎ　Ａ，ｅｔ　ａ１．口］．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００２，　１８：３３３６－３３４２．　［９３杨宏训．染料敏化太阳能电池中聚合物凝胶电解质及　Ｔｉ０２有序膜的研究［Ｄ］．泉州：华侨大学，２００７．　［１Ｏ］孙世国，徐勇前，时磊，等．口］．当代化工，２００４，３３（Ｉ）：　４７－５０．　［Ｉ１１　Ｈｅ　Ｊ，Ｂｅｎｋ　Ｇ，Ｋｏｒｏｄｉ　Ｆ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉ—　财　抖　２００８年第１１期（３９）卷　ｃａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００２，１２４（１７）：４９２２—４９３２．　［１２３　Ｋａｙ　Ａ，Ｇｒ／ｉｔｚｅｌ　Ｍ．［３３．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒ　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ，　１９９６，４４：９９－１１７．　［１３］Ｈａｇｆｅｌｄｔ　Ａ，Ｇｒａｔｚｅｌ　Ｍ．［Ｊ］．Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｒｅ－　ｖｉｅｗｓ，１９９５，９５（１）：４９－６８．　［１４］吴季怀，郝三存，林建明，等．［Ｊ］．华侨大学学报，２００３，２４　（４）：３３５－３４３．　［１５３　ＭｃＣｏｎｎｅｌｌ　Ｒ　Ｄ．［Ｊ］．Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗｓ，２００２，６（３）：２７１—２９３．　［１６］　Ｆｅｒａｎｎｄｏ　Ｃ　Ａ　Ｎ，Ｋｕｍａｒａｗａｄｕ　Ｉ，Ｔａｋａｈａｓｈｉ　Ｋ，ｅｔ　ａ１．　［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｏＳｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ，１９９９，５８（４）：　３３７—３４７．　［１７］张东社．口］．科学通报，２０００，５（８）：９２９—９３２．　［１８］Ｂｉｎ　Ｐｅｎｇ，Ｇｅｒｔ　Ｊｕｎｇｍａｎｎ，Ｃｌａｕｓ　Ｊａｇｅｒ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．Ｃｏｏｒｄｉ—　ｎａｔｉｏｎ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｒｅｖｉｅｗｓ，２００４，２４８（１３—１４）：１４７９・１４８９．　［１９］葛伟杰。周保学，张哲，等．口］．环境化学，２００５，２４（６）：　７２１—７３０．　［２ｏ３　Ｚｈａｎｇ　Ｄ　Ｓ，Ｙｏｓｈｉｄａ　Ｔ，Ｍｉｎｏｕｒａ　Ｈ．［Ｊ３．Ｃｈｅｍ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　２００２，９：８７４－８７５．　［２１３　Ｌａｏ　Ｃ　Ｆ，Ｃｈｕｉ　Ｙ　Ｔ，Ｓｕ　Ｌ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒ　＆Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ，２００５，８５（３）：４５７—４６５．　［２２］Ｌｉ　Ｙ，Ｈａｇｅｎ　Ｊ，Ｓｃｈａｆｆｒａｔｈ　Ｗ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒ＆Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ，１９９９．５６（２）：１６７．１７４．　［２３３戴松元，邬钦崇，王孔嘉，等．口］．科学通报，１９９６，４１　（１７）：１５６０－１５６２．　［２４］王瑞斌，戴松元，王孔嘉，等．［Ｊ３．中国科学院研究生院学　报，２００１，１８（１）：２８－３０．　［２５３戴松元，孔凡太，胡林华，等．［Ｊ］．物理学报，２００５。５４（４）：　１９１９—１９２６．　［２６］胡林华，戴松元，王孔嘉。等．［Ｊ］．物理学报，２００５，５４（４）：　１９１４—１９１８．　［２７］姜奇伟．染料敏化太阳能电池石墨对电极和电解质研究　［Ｄ］．泉州：华侨大学，２００７．　［２９］范乐庆，吴季怀，黄昀舫，等．［Ｊ］．感光科学与光化学，　２００３．２１（３）：２３１—２３８．　［２８３王维波，李学萍，肖绪瑞．［Ｊ］．感光科学与光化学，１９９７．　１５（２）：１６１－１６４．　［３Ｏ］罗欣莲，万发荣，龙　毅，等．［Ｊ］．北京科技大学学报，　２００３，２３（３）：２４１—２４４．　［３１３蓝鼎，罗欣莲，万发荣等．［Ｊ］．感光科学与光化学，２００３，　２ｌ（４）：２６２－２７２．　［３２］唐笑，钱觉时，黄佳木．［Ｊ］．材料导报，２００６，（３）：９７－　１０３．　［３３］ＬｉｎｄｓｔｒＯｍ　Ｈ，Ｍａｇｎｕｓｓｏｎ　Ｅ，Ｈｏｌｍｂｅｒｇ　Ａ．［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎ—　ｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ，２００２，７３（１）－９１—１０１．　［３４］罗　瑾，周　静，祖延兵，等．［Ｊ］．高等学校化学学报。　１９９８，１９（９）：１４８４—１４８７．　［３５３　刘春平．染料敏化纳米晶ＴｉＯ。多孔膜电极的制备及其　性能研究［Ｄ３．南京：东南大学，２００６．　［３６３　Ｄｅｎｇ　Ｈｕｉｈｕａ，Ｚｈａｎｇ　Ｈｏｎｇ，Ｌｕ　Ｚｕｈｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ３．Ｃｈｅｍ—　ｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００２，３６３（５・６）：５０９・５１４．　［３７１　Ｈａｏ　Ｓａｎｃｕｎ，Ｗｕ　Ｊｉｈｕａｉ。Ｆａｎ・Ｌｅｑｉｎｇ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎ—　ｅｒｇｙ，２００４，７６（６）：７４５－７５０．　［３８１张东社，刘尧。王维波，等．口］．科学通报，２０００，４５（９）：　李丽等；染料敏化太阳能电池及ＴｉＯ２薄膜材料研究进展　９２９—９３２．　１　９．　１７６９　［３９１杨蓉，王维波，肖绪瑞，等．［Ｊ］．科学通报，１９９７，４２　［５３１　Ｋｕｒｎａｒａ　Ｇ　Ｒ　Ａ，Ｏｋｕｙａａ　Ｍ，Ｍｕｒａｋａｍｉａ　Ｋ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ　ａｎｄ　Ｐｈｏｔｏｂｉｏ　Ａ：Ｃｈｅｍ，２００４，１６４　（２４）：２６２２—２６２５．　［４０３　Ｗａｎｇ　Ｚｈｏｎｇｓｈｅｎｇ，Ｙａｍａｇｕｃｈｉ　Ｔ，Ｓｕｇｉｈａｒａ　Ｈ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．　Ｌａｎｇｒｎｕｉｒ，２００５，２１：４２７２－４２７６．　（１—３）：１８３—１８５．　［５４］　Ｂａｎｄａｒａ　Ｊ，Ｗｅｅｒａｓｉｎｇｈｅ　Ｈ．［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　［４１］ＥＷａｔｓｏｎ　Ｄ，Ｍａｒｔｏｎ　Ａ，Ｓｔｕｘ　Ａ　Ｍ。ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｂ，２００４，１０８：１１６８０４—１１６８８．　［４２］杨术明，李富友，黄春辉．［Ｊ］．中国科学（Ｂ辑），２００３，３３　（１）：５９—６４．　［４３］卢萍，姚明明，张　颖，等．［Ｊ］．感光科学与光化学，２００２，２０（３）：１８５—１９０．　Ｍａｔｅｒ＆Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ，２００５，８５（３）：３８５－３９０．　［５５］Ｇｒｉｉｔｚｅｌ　Ｍ．［Ｊ］．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０００，８：１７１—１８５．　［５６］Ｋ６ｎｅｎｋａｍｐ　Ｒ，Ｄｌｏｃｚｉｋ　Ｌ，Ｅｒｎｓｔ　Ｋ．口］．Ｐｈｙｓｉｃａ　Ｅ：Ｌｏｗ－　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００２，１４（１—２）：　２１９－２２３．　［４４１　Ｗａｎｇ　Ｙａｎｑｉｎ，Ｈａｏ　Ｙａｎｚｈｏｎｇ，Ｃｈｅｎｇ　Ｈｕｍｉｍ［Ｊ］．Ｊ　Ｍａ一　ｔｅｒ　Ｓｃｉ，１９９９．３４（１２）：２７７３－２７７９．　［５７３刘春平，秦艳涛，吴３５—３９．　敏，等．［Ｊ］．化工时刊，２００５，１９（８）：　［４５］Ｋｙｕｎｇ　Ｈ　Ｋ。Ｙｏｕｎｇ　Ｃ　Ｌ，Ｙｏｕｎｇ　Ｊ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．Ｊ　Ｃｏｌｌｏｉｄ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｓｃｉ，２００５，２８３（２）：４８２－４８７．　［５８］　Ｏｏｍｍａｎ　Ｋ．［Ｊ］．Ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ　Ｂ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ，　２００３，９３（１－３）：３３８－３４４．　［４６１赵勇．盛显良。翟锦．［Ｊ］．化学进展，２００６，１８（１１）：　［５９］Ｋｉｅｍａ　Ｇ　Ｋ，Ｃｏｌｇａｎ　Ｍ　Ｊ，Ｂｒｅｔｔ　Ｍ　Ｊ．［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒ＆Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ，２００５，８５（３）：３２１—３３１．　１４５２—１４５９．　［４７］秦艳涛。吴４５－４９．敏，张俊颉，等．［Ｊ］．化工时刊，２００７，２１（９）：　岩，等．［Ｊ］．材料导报，２００７，２１（３）：　［６ｏ３　Ｃｈｕ　Ｓ　Ｚ，Ｗａｄａ　Ｋ，Ｉｎｏｕｅ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ　Ａｃ一　ｔａ，２００３，４８（２０－２２）：３１４７－３１５３．　［４８］于仙仙，胡志强。高２５—３９．［６１］Ｌｅｉ　Ｙ。Ｚｈａｎｇ　Ｌ　Ｄ，Ｆａｎ　Ｊ　Ｃ．［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔ一　ｔｅｒｓ，２００１，３３８（４－６）：２３１－２３６．　［４９］Ｚｈａｎ　Ｘｉｎｔｏｎｇ，Ｓｕｔａｎｔｏ　Ｉ，Ｔａｇｕｃｈｉ　Ｔ．［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｓｏｌａｒ　Ｃｅｌｌｓ，２００３，８０：３１５—３２６．［６２］Ｍｉａｏ　Ｚｈｅｎｇ，Ｘｕ　Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇ，ｌｉａｎｈｕａ　０，ｅｔ　ａ１．口］．Ｎａｎｏ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００２，２（７）ｌ７１７—７２０．　［５０］Ｙｕｍ　Ｊ　Ｈ，Ｎａｋａｄｅ　Ｓ，Ｋｉｍ　Ｄ　Ｙ．［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｂ，２００６，１１０：３２１５－３２１９．　［６３］Ｇｒｅｇｇ　Ｂ　Ａ，Ｃｈｅｎ　Ｓ　Ｇ，Ｆｅｒｒｅｒｅ　Ｓ．［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｂ，２００３，１０７：３０１９—３０２９．　［５１］Ｄｉａｍａｎｔ　Ｙ，Ｃｈｅｎ　Ｓ　Ｅ。Ｍｅｌａｍｅｄ　０．口］．Ｊｏｕｒａｌｎ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉ－　ｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｂ，２００３。１０７：１９７７－１９８１．　［６４］李妹丹，井立强，付宏刚．［Ｊ］．黑龙江大学自然科学学报，　２００７，２４（２）：２４１－２４４．　［５２］鲁厚芳，阎康平，涂铭旌．［Ｊ１．现代化工，２００４，２４（１）：１６－　Ｒ＆Ｄ　０ｆ　ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌ　ａｎｄ　Ｔｉｏ２　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ＬＩ　Ｌｉ　一，ＺＨＡＮＧ　Ｇｕｉ－ｙｏｕ　，ＣＨＥＮ　Ｒｅｎ－ｊｉｅ　一，ＣＨＥＮ　Ｓｈｉ　一，ＷＵ　Ｆｅｎｇ　・　（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｂｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｈｉ－ｔｅｃｈ　Ｇｒｅｅｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌ（ＤＳＣ）ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌｓ，ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｉｌｉｃｏｎ　ｓｏｌａｒ　ｅｅｌｌ，ｂｅｃａｕｓｅ　ｉｔ　ｈａｓ　ｍａｎｙ　ｍｅｒｉｔｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ａｂｒｏａｄ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａ１，ｌｏｗ　ｃｏｓｔ，ｈｉｇｈ　ｔｈｅｏｒｙ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ，　ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ　ｉｔ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｘｔ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｗｏｒｋ—　ｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｄｙｅ—ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ　ｓｏｌａｒ　ｅｅｌｌ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ　ＴｉＯｚ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｗａｓ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌ　ａｎｄ　ｋｅｙ　ｍａｔｅｒｉａｌ＇ｓ　ｍａｒｋｅｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｃａｒｒｉｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ　ＴＩＯｚ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ；ｓｏｌａｒ　ｃｅｌｌ