染料敏化太陽電池

第1章　太陽能與太陽電池  001
1.1　可再生能源與太陽能  002
1.1.1　可再生能源利用的意義  002
1.1.2　可再生能源的種類  002
1.1.3　可再生能源利用的難點  003
1.2　太陽能的利用與太陽電池  004
1.2.1　太陽能的特點和利用方式  004
1.2.2　太陽電池的分類  005
1.2.3　太陽電池發(fā)電的歷史和現(xiàn)狀  005
1.3　太陽電池的工作原理  009
1.3.1　半導體物理基礎  009
1.3.2　半導體中的光電轉換過程  010
1.3.3　表征太陽電池性能的參數  011
1.3.4　太陽電池的轉換效率  012
1.4　染料敏化太陽電池  014
1.4.1　染料敏化太陽電池的歷史  014
1.4.2　染料敏化納晶太陽電池的工作原理  016
參考文獻  019

第2章　染料敏化太陽電池光陽極材料  021
2.1　染料敏化太陽電池光陽極材料功能與性能要求  022
2.1.1　染料敏化太陽電池光陽極材料的功能  022
2.1.2　染料敏化太陽電池光陽極性能要求  022
2.2　染料敏化太陽電池中常用光陽極材料  025
2.2.1　二元氧化物半導體光陽極材料  026
2.2.2　三元氧化物半導體材料  031
2.2.3　復合物光陽極材料  032
2.3　染料敏化太陽電池光陽極材料及電極制備工藝  038
2.3.1　光陽極納米材料的制備方法  038
2.3.2　多孔納晶薄膜光陽極的制備方法  042
參考文獻  049

第3章　染料敏化太陽電池光陽極結構  059
3.1　染料敏化太陽電池光陽極的維度  060
3.1.1　零維光陽極結構  060
3.1.2　一維光陽極結構  062
3.1.3　三維光陽極結構  073
3.1.4　分級雜化有序光陽極  077
3.2　光吸收增強型光陽極  083
3.2.1　光散射光陽極結構  084
3.2.2　光子晶體光陽極  087
3.2.3　金屬等離子體激元增強型光陽極  090
3.3　光譜響應拓寬型光陽極結構  094
3.3.1　多染料共敏化光陽極  094
3.3.2　上/ 下轉換發(fā)光增強光陽極  098
3.4　光陽極的摻雜改性與表面修飾  101
3.4.1　光陽極的摻雜改性  101
3.4.2　光陽極的表面修飾  104
參考文獻  107

第4章　染料敏化太陽電池金屬-有機配合物染料  123
4.1　用于染料敏化太陽電池的染料的研究與發(fā)展  124
4.2　金屬-有機配合物染料概述  125
4.2.1　多吡啶釕配合物染料  125
4.2.2　其他金屬- 有機配合物染料  131
4.2.3　金屬卟啉配合物染料  132
4.3　金屬-有機配合物染料的發(fā)展展望  139
參考文獻  139

第5章　染料敏化太陽電池純有機染料  147
5.1　純有機染料概述  148
5.2　香豆素類有機染料  149
5.3　吲哚啉類有機染料  150
5.4　三芳胺類有機染料  155
5.5　其他有機染料  161
5.6　有機染料的發(fā)展展望  165
參考文獻  165

第6章　染料敏化太陽電池電解質體系  171
6.1　液態(tài)電解質   172
6.1.1　有機溶劑電解質   172
6.1.2　離子液體電解質   174
6.2　準固態(tài)（凝膠）電解質   176
6.2.1　聚合物凝膠電解質  176
6.2.2　離子液體聚合物凝膠電解質  180
6.2.3　納米復合凝膠電解質  182
6.2.4　有機小分子凝膠劑型凝膠電解質  186
6.2.5　化學交聯(lián)型凝膠電解質  187
6.3　固態(tài)電解質  190
6.3.1　無機P型半導體固態(tài)電解質  191
6.3.2　有機P型半導體固態(tài)電解質  192
6.3.3　離子導電聚合物固態(tài)電解質  196
6.3.4　其他類型固態(tài)電解質  199
6.4　展望  200
參考文獻  201

第7章　染料敏化太陽電池氧化還原電對  217
7.1　鹵素氧化還原電對  218
7.1.1　碘氧化還原電對  218
7.1.2　溴電對  219
7.1.3　類鹵素電對  220
7.2　金屬配合物電對  220
7.2.1　鈷配合物電對  221
7.2.2　銅配合物電對  231
7.2.3　鐵配合物電對  233
7.2.4　其他金屬配合物電對  234
7.3　有機電對  235
7.3.1　TEMPO  235
7.3.2　多硫電對  235
7.4　水電解質的氧化還原電對  237
7.5　混合電對體系  238
7.6　展望  241
參考文獻  242

第8章　染料敏化太陽電池對電極  251
8.1　對電極的基本結構和功能  252
8.2　對電極的制備技術及性能分析方法  253
8.2.1　對電極的制備技術  253
8.2.2　對電極的性能分析方法  257
8.3　金屬對電極  261
8.3.1　鉑對電極  261
8.3.2　其他金屬對電極  264
8.3.3　合金對電極  265
8.4　過渡金屬化合物對電極  267
8.4.1　過渡金屬硫化物和氧化物對電極  267
8.4.2　過渡金屬氮化物和碳化物對電極  271
8.5　碳材料和摻雜碳材料對電極  273
8.5.1　碳材料對電極  274
8.5.2　摻雜碳材料對電極  280
8.6　導電聚合物對電極  284
8.6.1　聚苯胺對電極  284
8.6.2　聚吡咯對電極  287
8.6.3　聚（3，4-乙烯二氧噻吩）對電極  289
8.7　碳基復合對電極  291
8.7.1　Pt/碳復合對電極  292
8.7.2　過渡金屬化合物/碳復合對電極  293
8.7.3　導電聚合物/碳復合對電極  297
參考文獻  298

第9章　疊層染料敏化太陽電池  303
9.1　太陽電池的極限效率  304
9.1.1　S-Q極限效率  304
9.1.2　突破S-Q極限效率的幾種方法  305
9.1.3　疊層太陽電池的結構與效率  307
9.2　串聯(lián)結構疊層染料敏化太陽電池  309
9.3　并聯(lián)結構疊層染料敏化太陽電池  311
9.4　共敏化結構染料敏化太陽電池  314
9.5　P-N疊層染料敏化太陽電池  317
9.5.1　P-N疊層染料敏化太陽電池的結構及工作原理  317
9.5.2　P-N疊層染料敏化太陽電池的光陰極  319
9.5.3　P-N疊層染料敏化太陽電池的研究現(xiàn)狀  321
9.6　染料敏化太陽電池與其他光伏器件的疊層  322
9.7　疊層染料敏化太陽電池的應用  327
參考文獻  330

第10章　柔性染料敏化太陽電池  337
10.1　引言  338
10.2　基于柔性襯底的光陽極  338
10.2.1　聚合物襯底  338
10.2.2　金屬襯底  344
10.3　基于柔性襯底的對電極  345
10.3.1　鉑對電極在塑料基底上的低溫制備  345
10.3.2　在金屬基底上制備鉑電極  347
10.3.3　在柔性基底上制備碳材料  348
10.3.4　聚合物對電極  350
10.3.5　無機化合物  350
10.4　纖維型柔性染料敏化太陽電池  350
10.4.1　金屬纖維材料  351
10.4.2　碳纖維材料  353
10.4.3　聚合物纖維材料  354
10.4.4　光纖材料  355
10.5　電解質  356
10.6　大面積全柔組件的制備  356
10.7　展望  358
參考文獻  358

第11章　染料敏化太陽電池的測量與研究手段  361
11.1　光電轉換性能的測量  362
11.1.1　J -V特性測試  363
11.1.2　光譜響應特性測試  365
11.2　染料敏化太陽電池能級結構的研究手段  367
11.2.1　電化學循環(huán)伏安法  367
11.2.2　Mott-Schottky法  369
11.3　染料敏化太陽電池光生電子動力學過程的研究手段  370
11.3.1　開路光電壓衰減法  370
11.3.2　短路光電流衰減法  371
11.3.3　電化學阻抗測試  372
11.3.4　強度調制光電流譜  374
11.4　常規(guī)測試方法在染料敏化太陽電池中的應用  376
參考文獻  378

第12章　染料敏化太陽電池展望與啟示  380
12.1　染料敏化太陽電池效率展望  381
12.2　染料敏化太陽電池應用展望  384
12.3　染料敏化太陽電池基礎研究展望  385
12.3.1　染料敏化太陽電池相關材料的研究  385
12.3.2　染料敏化太陽電池機理研究  386
12.3.3　染料敏化太陽電池應用研究  387
12.4　染料敏化太陽電池發(fā)展啟示  387
參考文獻  387