染料敏化太阳电池

《纳米科学与技术》丛书序PREFACE序序言前言第1章导论11.1太阳电池发展概况11.1.1太阳电池发展简史11.1.2太阳电池发展现状31.1.3太阳电池应用概况31.2太阳电池分类及其应用简介61.2.1太阳电池分类61.2.2太阳电池组件分类及其应用71.2.3硅基太阳电池81.2.4CdTe太阳电池111.2.5CIGS太阳电池141.2.6染料敏化太阳电池161.2.7聚合物太阳电池191.2.8量子点太阳电池211.2.9其他类新型太阳电池211.3染料敏化太阳电池221.3.1染料敏化太阳电池发展历程221.3.2染料敏化太阳电池研究现状251.3.3染料敏化太阳电池技术特点291.3.4染料敏化太阳电池应用前景30参考文献31第2章纳米半导体材料352.1纳米半导体材料在DSC中的应用352.1.1纳米半导体多孔薄膜的作用352.1.2纳米半导体多孔薄膜的制备方法372.2DSC中常用的纳米半导体材料402.2.1二氧化钛402.2.2氧化锌442.2.3氧化锡462.2.4其他半导体材料462.3新型纳米结构材料在电池上的应用472.3.1一维纳米材料472.3.2三维纳米TiO2多孔薄膜592.4TiO2薄膜的能级结构612.4.1半导体电极的平带电势612.4.2半导体电极平带电势的测量方法632.4.3测试条件对平带电势的影响672.4.4不同微结构薄膜电极的能级结构722.5纳米半导体电极修饰862.5.1表面物理化学修饰862.5.2元素掺杂882.5.3其他掺杂修饰922.6电极结构优化设计922.6.1小颗粒致密层的引入922.6.2纳米TiO2多孔薄膜层的作用952.6.3大颗粒TiO2薄膜层的光散射效应962.6.4大面积纳米多孔薄膜电极的微结构设计992.7p型光阴极敏化染料太阳电池1032.7.1p型光阴极敏化染料太阳电池原理1032.7.2p型半导体1042.7.3其他p型半导体106参考文献106第3章染料敏化太阳电池用染料敏化剂1153.1导论1153.1.1染料敏化剂的作用1153.1.2染料敏化剂的分类1163.1.3染料敏化剂的结构及分子设计1173.1.4染料敏化剂相关量化计算1173.2阳极敏化电池用染料敏化剂1193.2.1无机染料敏化剂1193.2.2多吡啶染料合成及性质1383.2.3羧酸多吡啶钌染料的性质1403.2.4染料分子结构对染料性能的影响1433.2.5羧酸多吡啶钌染料与纳晶半导体薄膜的结合方式1503.2.6有机染料敏化剂1523.3多染料协同敏化1633.4阴极敏化电池用染料敏化剂1643.4.1阴极敏化电池敏化剂的结构特性1643.4.2阴极敏化电池敏化剂研究进展165参考文献166第4章染料敏化太阳电池用电解质1764.1电解质的分类1764.1.1有机溶剂电解质1774.1.2离子液体电解质1784.1.3准固态电解质1904.1.4全固态电解质1964.2电解质中的氧化还原电对2024.2.1I-/I-3电对2024.2.2非碘氧化还原电对2064.3电解质中的添加剂2084.3.1添加剂的作用原理2094.3.2添加剂的分类2114.3.3添加剂的研究进展214参考文献218第5章染料敏化太阳电池对电极2305.1对电极及制备方法2305.1.1Pt对电极2305.1.2碳对电极2325.1.3其他对电极材料2345.1.4柔性DSC的对电极2385.2对电极表面的氧化还原反应2385.2.1对电极氧化还原反应原理2395.2.2对电极反应的表征方法240参考文献248第6章染料敏化太阳电池界面光电化学2536.1固/固接触界面2536.1.1固/固接触界面性质2536.1.2DSC中固/固接触界面构成2586.1.3DSC中固/固接触界面性质2586.2固/液接触界面2606.2.1固/液接触界面性质2606.2.2DSC中固/液接触界面构成2636.2.3DSC中固/液接触界面性质2636.3频率域内接触界面动力学过程2656.3.1时间域与频率域过程2656.3.2接触界面动力学过程测量方法2656.3.3调制电压下接触界面动力学过程2686.3.4调制光作用下接触界面动力学过程2896.3.5阻抗谱与IMPS区别3056.4界面电子注入过程3106.4.1TiO2能带形成及与染料的耦合3106.4.2光生电子的产生与注入动力学3126.5光生电子的传输动力学3146.6光生电子的收集动力学3166.7光生电子的复合动力学3176.7.1I-3/I-氧化还原对的动力学特性3176.7.2光生电子复合位置3176.7.3光生电子复合机理3186.7.4局域态对复合过程的影响3196.8光生电子传输与复合过程的相互限制3206.9TiO2导带边移动与表面钝化3226.10接触界面特性对动力学的影响3226.10.1两相接触界面电学特性对动力学的影响3226.10.2三相接触界面电学特性对动力学的影响3286.10.3不同电解质环境中染料TiO2/EL界面修饰对动力学的影响3376.11接触界面光学特性对动力学的影响3446.12不同染料分布条件对动力学的影响346参考文献350第7章染料敏化太阳电池结构设计与模拟3647.1染料敏化太阳电池的工作原理3647.2染料敏化太阳电池性能参数3657.2.1短路电流3657.2.2开路电压3667.2.3填充因子3667.2.4光电转换效率3667.3大面积染料敏化太阳电池结构设计3677.4大面积染料敏化太阳电池性能模拟3697.4.1光吸收及电子传输3697.4.2DSC电荷传输379参考文献394第8章染料敏化太阳电池性能测试及组件应用3978.1染料敏化太阳电池光伏性能测试3978.1.1大气质量与太阳光谱3978.1.2染料敏化太阳电池的测试参数3988.1.3染料敏化太阳电池的测试原理4008.1.4染料敏化太阳电池的测试标准4028.1.5染料敏化太阳电池光伏性能的多通道实时监测4038.1.6测试环境对染料敏化太阳电池光伏性能的影响4058.2染料敏化太阳电池组件的应用4088.2.1独立光伏阵列的应用与技术4088.2.2建筑一体化的应用与设计4148.2.3光伏农业一体化的应用416参考文献417附录缩略语419索引421第5章染料敏化太阳电池对电极2305.1对电极及制备方法2305.1.1Pt对电极2305.1.2碳对电极2325.1.3其他对电极材料2345.1.4柔性DSC的对电极2385.2对电极表面的氧化还原反应2385.2.1对电极氧化还原反应原理2395.2.2对电极反应的表征方法240参考文献248第6章染料敏化太阳电池界面光电化学2536.1固/固接触界面2536.2.1固/固接触界面性质2536.2.2DSC中固/固接触界面构成2586.1.3DSC中固/固接触界面性质2596.2固/液接触界面2606.2.1固/液接触界面性质2606.2.2DSC中固/液接触界面构成2636.2.3DSC中固/液接触界面性质2636.3频率域内接触界面动力学过程2656.3.1时间域与频率域过程2656.3.2接触界面动力学过程测量方法2656.3.3调制电压下接触界面动力学过程2686.3.4调制光作用下接触界面动力学过程2896.3.5阻抗谱与IMPS区别3056.4界面电子注入过程3096.4.1TiO2能带形成及与染料的耦合3096.4.2光生电子的产生与注入动力学3126.5光生电子的传输动力学3146.6光生电子的收集动力学3166.7光生电子的复合动力学3166.7.1I-3/I-氧化还原对的动力学特性3166.7.2光生电子复合位置3176.7.3光生电子复合机理3176.7.4局域态对复合过程影响3186.8光生电子传输与复合过程的相互限制3206.9TiO2导带边移动与表面钝化3216.10接触界面特性对动力学的影响3226.10.1两相接触界面电学特性对动力学的影响3226.10.2三相接触界面电学特性对动力学的影响3286.10.3不同电解质环境中染料TiO2/EL界面修饰对动力学的影响3376.11接触界面光学特性对动力学的影响3446.12不同染料分布条件对动力学的影响346参考文献350第7章染料敏化太阳电池结构设计与模拟3647.1染料敏化太阳电池的工作原理3647.2染料敏化太阳电池性能参数3657.2.1短路电流3657.2.2开路电压3667.2.3填充因子3667.2.4光电转换效率3667.3大面积染料敏化太阳电池结构设计3677.4大面积染料敏化太阳电池性能模拟3697.4.1光吸收及电子传输3697.4.2DSC电荷传输379参考文献394第8章染料敏化太阳电池性能测试及组件应用3978.1染料敏化太阳电池光伏性能测试3978.1.1大气质量与太阳光谱3978.1.2染料敏化太阳电池的测试参数3988.1.3染料敏化太阳电池的测试原理4008.1.4染料敏化太阳电池的测试标准4028.1.5染料敏化太阳电池光伏性能的多通道实时监测4038.1.6测试环境对染料敏化太阳电池光伏性能的影响4058.2染料敏化太阳电池组件的应用4088.2.1独立光伏阵列的应用与技术4088.2.2建筑一体化的应用与设计4148.2.3光伏农业一体化的应用416参考文献417

《染料敏化太阳电池》从可再生能源及光伏太阳电池应用的角度出发，阐述染料敏化太阳电池研发的必然性和重要性，介绍太阳电池中光电转换的基本原理和物理化学过程。基于染料敏化太阳电池近二十年来的研究和发展现状，详细介绍与染料敏化太阳电池有关的各方面内容；具体涉及染料敏化太阳电池结构、工作原理、纳米半导体材料研究、电荷传输、电池制作、电池模拟计算、电池标准测试及其相关的技术。《染料敏化太阳电池》最重要且不同于已有同类书籍的内容，主要是详细阐述染料敏化太阳电池中存在的多处界面光电化学过程和电荷传输与复合动力学，以及相关技术研究手段在电子传输机理上的作用和输出特性。从电荷传输和复合动力学过程、关键材料研究以及电池结构优化设计等方面，阐释高效染料敏化太阳电池制作的方法和技术途径。最后对大面积高效染料敏化太阳电池的研发和规模化应用进行介绍与展望。

适读人群 ：《染料敏化太阳电池》可供光伏电池、光电转换器件以及相关技术领域的科研人员和工程技术人员参阅，也可供相关专业的高等院校高年级学生、研究生和教师参考使用。

　　《染料敏化太阳电池》可供光伏电池、光电转换器件以及相关技术领域的科研人员和工程技术人员参阅，也可供相关专业的高等院校高年级学生、研究生和教师参考使用。