2 0 0 6 年全国太阳能光化学与光催化学术会议专辑染料敏化太阳电池研究进展+戴松元”，孔凡太，胡林华，潘旭，王孔嘉中国科学院，等离子体物理研究所，安徽，合肥，2 3 0 0 3 1自从1 9 9 1 年瑞士洛桑高工( E P F L ) M G r a t z e l 教授领导的研究小组在染料敏化太阳电池上取得突破性进展以来【l 】，D S C s 经过1 0 年的迅速发展，目前实验室小面积电池最高效率达到1 1 0 4 ( O 2 c m 2 ) 【2 】；面积大于l 平方厘米的电池也取得了突破性进展，日本S H A R P 公司韩礼元博士领导的研究小组，在2 0 0 5 年取得了1 0 4 ( 1 0 0 4 c m 2 ) 的效率 3 】。由于染料敏化太阳电池的潜在成本和技术优势是其它类太阳电池无法比拟的，人们已全面研究了该电池的机理、性能和工业化可行性。根据目前染料敏化太阳电池的主要研究发展情况和结构不同，主要可以分为三类：液体电解质电池、溶胶凝胶( 准固态) 电解质电池和固态电解质电池，而这三类电池的光阳极都采用纳米多孔T i 0 2 半导体薄膜，染料光敏化剂主要也是以钌为中心离子的配合物，反电极主要利用铂电极或具有单分子层的铂电极，三种电池的主要区别在于电池中电解质的不同。染料敏化太阳电池最吸引人的特点是其廉价的原材料和简单的制作工艺，且性能稳定、衰减少，具有远大的应用前景。虽然染料电池实验室研究光电转换效率接近非晶硅电池研究的水平，特别是在产业化研究中遇到了极大的难度。从染 料电池取得突破性进展以来，除了澳大利亚S T A 公司和德国I N A P 研究所在产业化研究中不懈努力以外，欧盟以荷兰国家能源研究所( E C N ) 牵头的联合体、日本日立公司、日本富士公司、瑞典U p p s a l a 大学、瑞士L d c l a n c h eS A ( S w i s s ) $ 口S o l a r o n i x ( S w i s s ) 等也加入产业化研究的行列，美国K o n a r k a 高技术公司在2 0 0 2年投资1 3 5 百万美元进行产业化研究。通过全球各科研机构、公司和大学的努力，在产业化应用研究上取得较大的进展，其中澳大利亚S T A 公司在大面积电池制作技术和欧盟研究小组在单片大面积电池光电转换效率上都取得了先进的研究成果。其中澳大利亚S T A 公司建立了世界上第一个，也是迄今为止最大面积为2 0 0m 2 染料电池显示屋顶，集中体现了未来工业化的前景【4 】。欧盟E C N 研究所取得面积大于1 c n l 2 电池效率的最高纪录：8 1 8 ( 2 3 6 c m 2 ) 5 1 、5 8 ( 1 0 0 c m 2 ， 平均：4 5 ) ，该结果为目前在大面积电池制作中的较好结果，也为人们对产业化电池的性能有了信心。染料敏化太阳电池产业化的开创性研究成果应该归功于澳大利亚S T A 公司和德国的I N A P 研究所，虽然他们采用技术途径都是通过电池内部串联的办法来国家重点基础研究发展规划项目资助 联系人：戴松元，合肥市11 2 6 信箱，2 3 0 0 3 1 ，s y d a i i p p a c c n ，0 5 5 1 5 5 9 1 3 7 71 22 0 0 6 年全国太阳能光化学与光催化学术会议专辑实现大面积产业化。通过多年的实践，S T A 所采用的技术路线显然在工业化生产 中具有优势，而I N A P 的方法却显得复杂得多。由于S T A 公司在电池设计和电极材料等方面的局限性，电池性能一直无法得到有效的提高，特别是在光电转换效率方面无法提高，离实际应用要求还有一定的距离。我国无论在染料敏化太阳电池的科学研究和产业化研究上都与世界研究水平相接近。在科学研究上，中科院等离子体物理研究所、中科院理化所、中科院化学所和北京大学等先后在基础研究上取得了较好的结果，在染料敏化剂、纳米薄膜修饰和电池光电效率上都取得与世界相接近的科研水平，在该领域具有一定的影响。在产业化研究上，中科院等离子体物理研究所、中科院理化所和中科院化学所在中科院知识创新和9 7 3 项目的资助下，在等离子体物理研究所建立了5 0 0 瓦电池示范系统，并一直保持长期稳定的运行，为下一步工业化生产打下了良好的基础。参考文献：【1 】O R e g a nB ，G r l t z e lM Al o w - c o s t ，h i g he f f i c i e n c ys o l a rc e l lb a s e do nd y e - s e n s i t i z e dc o l l o i d a lT i 0 2f i l m s N a t u r e ，1 9 9 1 ，3 5 3 ：7 3 7 - 7 3 9 【2 】M i c h a e lG r i i t z e l ，C o n v e r s i o no fs u n l i g h tt oe l e c t r i cp o w e rb yn a n o c r y s t a l l i n ed y e - s e n s i t i z e ds o l a rc e l l s J o u r n a lo f P h o t o c h e m i s t r ya n dP h o t o b i o l o g yA ：C h e m i s t r y1 6 4 ( 2 0 0 4 ) 3 - 1 4 【3 】C h i b aY ，I s l a mA ，K a k u t a n il ( ，K o m i y aR K o i d eN ，H a nL 。H i g he f f i c i e n c yd y es e n s i t i z e ds o l a rc e l l s T e c h n i c a lD i g e s t ，15 t hI n t e r n a t i o n a lP h o t o v o l t a i cS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n gC o n f e r e n c e ，S h a n g h a i ，O c t o b e r ，2 0 0 5 ；6 6 5 - 6 6 6 【4 】R O B E R TF T r i c k sf o rB e a t i n gt h eH e a tH e l pP a n e l sS e et h eL i g h t S c i e n c e ，2 0 0 3 ，3 0 0 ：1219 【5 】S p a e t hM ，R o o s m a l e nJVS o m m e l i n gP ，e ta 1 ，D y e S e n s i t i z e dS o l a rC e l l sf r o mL a b o r a t o r ys c a l et o 冉e - p i l o ts t a g e ，3 mW C P E C ，O s a k a ，J a p a n ，2 0 0 3