染料敏化太阳能电池:从理论基础到技术应用作者:马廷丽,云斯宁 主编出版时间:2013年内容简介 《染料敏化太阳能电池:从理论基础到技术应用》针对国家对新能源的布局,从社会发展、环境保护、能源需求的角度出发,阐述了发展可持续清洁能源的必然性、紧迫性和重要性,重点介绍第三代太阳能电池——染料敏化太阳能电池(DSSC)的理论基础相技术应用。结合DSSC领域的研究现状,系统地介绍了不同类型DSSC(包括刚性、柔性、液态、拟固态、全固态、单基板、双基板、叠层及量子点等)、不同组成器件的基础知识、研究现状、技术关键、存在问题及其产业化应用前景等。对于不同类型的DSSC,除介绍器件构型外,还深入浅出地介绍了组成DSSC器件的光阳极、对电极、染料及电解质的合成、表征和性能测试与评价。此外,从发展的角度分析了促进DSSC产业化进程的关键技术措施,从不同的视角对DSSC的发展前景进行了展望。《染料敏化太阳能电池:从理论基础到技术应用》可供从事功能材料、光电器件、光伏组件研究与开发的科研院所、企事业单位及相关学科的科研人员和工程技术人员使用,也可作为高等院校材料化学、物理化学、电化学、纳米技术、能源科学等学科或专业高年级本科生和研究生的教材或参考书。目录第1章 太阳能电池概述1?1太阳能发电研究的背景11?2太阳能电池研究的历史与现状11?3太阳能电池研究的重要意义3参考文献3第2章 光伏原理2?1光伏电池种类42?1?1硅基太阳能电池42?1?2多元化合物薄膜太阳能电池42?1?3有机太阳能电池52?1?4染料敏化太阳能电池52?2半导体基础52?2?1材料的结构与表征52?2?2能带结构72?2?3掺杂与缺陷82?2?4载流子分布与费米能级92?2?5光吸收102?3PN结基础122?3?1平衡PN结122?3?2异质结132?4太阳能电池基础142?4?1光伏效应142?4?2性能表征152?4?3量子效率162?4?4电池效率及其损失16参考文献18第3章 染料敏化太阳能电池基础3?1染料敏化太阳能电池的发展历史193?2染料敏化太阳能电池的结构203?2?1电解质203?2?2阴极223?3染料敏化太阳能电池基本原理233?4DSSC的工作模型243?5染料敏化太阳能电池表征技术243?5?1入射单色光子?电子转化效率243?5?2I?V曲线253?5?3电化学阻抗谱273?5?4瞬态衰减测试技术313?6太阳能电池效率表33参考文献34第4章 染料敏化太阳能电池机理研究4?1光诱导电子转移过程364?2电极中的电子输运过程394?3界面的复合反应414?4染料的再生过程434?5提高DSSC光电转换效率的方向45参考文献46第5章 染料敏化太阳能电池的测试与评价5?1光电性能评价495?1?1光伏性能测试495?1?2光谱响应测试515?1?3温度系数和稳定性测试535?2电化学性能评价545?2?1伏安法545?2?2电化学阻抗谱565?2?3塔菲尔极化605?2?4光谱电化学625?3光电化学性能评价635?3?1扩散系数和电子寿命635?3?2收集效率和扩散长度655?3?3电子浓度65参考文献66第6章 染料敏化太阳能电池界面调控6?1DSSC中的界面696?2异质结界面电子复合706?3光阳极界面调控716?3?1核?壳双层结构716?3?2离子取代与掺杂736?3?3表面修饰746?4导电基板界面调控756?4?1导电基板?光阳极界面756?4?2导电基板?对电极界面776?5固态或拟固态DSSC界面79参考文献79第7章 染料敏化太阳能电池光阳极材料7?1光阳极材料种类及特点827?2纳米晶光阳极857?2?1氧化钛纳米晶光阳极857?2?2氮掺杂氧化钛光阳极877?2?3金属离子掺杂氧化锌光阳极887?2?4多元氧化物基电极材料897?3纳米结构光阳极957?3?1纳米线光阳极967?3?2纳米管光阳极977?3?3三维多级纳米结构光阳极1007?3?4介孔光阳极1017?3?5光子晶体光阳极1037?4复合光阳极1057?4?1核?壳结构光阳极1057?4?2基于TiO2纳米颗粒的复合光阳极1067?4?3表面等离激元光阳极1087?4?4新概念光阳极1097?5光阳极材料的发展前景110参考文献110第8章 染料敏化太阳能电池8?1染料敏化剂的现状1178?2金属配合物染料1188?2?1钌系染料1188?2?2金属卟啉染料1208?2?3金属铂染料1218?2?4金属锇配合物染料1228?3纯有机染料1228?3?1基于三芳胺的D?π?A的有机光敏染料1238?3?2基于三芳胺的D?D?π?A的有机光敏染料1258?3?3基于三芳胺的D?A?π?A的有机光敏染料1268?3?4基于吲哚啉的有机光敏染料1298?3?5近红外光敏染料1328?4光敏染料发展前景134参考文献135第9章 染料敏化太阳能电池对电极材料9?1概述1389?2贵金属对电极材料1399?3碳对电极材料1399?4类铂对电极材料1419?4?1碳化物对电极材料1419?4?2氮化物对电极材料1429?4?3氧化物对电极材料1429?4?4硫化物、硒化物及磷化物对电极材料1449?5高分子导电聚合物对电极材料1449?6复合对电极材料1469?6?1载铂复合对电极1479?6?2碳基复合对电极1499?6?3聚合物基复合对电极1519?7其他类型对电极1569?8对电极发展前景展望157参考文献157第10章 染料敏化太阳能电池液态电解质10?1液态电解质概述16110?2非碘体系氧化还原电对16210?2?1无机氧化还原电对16210?2?2金属络合物氧化还原电对16310?2?3有机氧化还原电对16510?3离子液体电解质16610?3?1二元离子液体电解质流动性对电荷传输的影响16810?3?2二元离子液体电解质中阴离子的影响和电荷转移动力学16910?3?3二元离子液体电解质中阳离子的影响和电荷转移动力学16910?3?4非碘体系氧化还原电对在离子液体中的应用17010?4液态电解质发展与展望171参考文献172第11章 准固态染料敏化太阳能电池11?1含有机溶剂凝胶电解质的准固态DSSC17411?1?1热塑性凝胶电解质17511?1?2热固性凝胶电解质17611?2含离子液体凝胶电解质的准固态DSSC17811?2?1离子液体/小分子胶凝剂凝胶电解质17811?2?2离子液体/无机纳米填料凝胶电解质17911?2?3离子液体/聚合物凝胶电解质17911?3存在的问题18011?4前景展望181参考文献181第12章 全固态染料敏化太阳能电池12?1全固态电解质18312?2全固态电解质研究进展18312?2?1无机P型半导体固态电解质18312?2?2空穴导电聚合物材料电解质18512?2?3有机小分子空穴传输材料电解质18812?2?4离子导电聚合物固态电解质19112?2?5离子液体聚合物固态电解质19212?2?6其他类型固态电解质19412?3展望194参考文献195第13章 叠层结构染料敏化太阳能电池13?1发展叠层染料敏化太阳能电池的历史背景与理论依据20013?1?1为什么要发展叠层染料敏化太阳能电池20013?1?2设计叠层染料敏化太阳能电池的理论依据20213?2N?N叠层染料敏化太阳能电池20413?2?1四电极叠层方案20513?2?2三电极叠层方案20613?2?3两电极叠层方案20713?3N?P叠层染料敏化太阳能电池20913?3?1P型纳米半导体材料21113?3?2P型DSSC用染料21213?3?3P型DSSC用电解液21413?3?4N?P叠层DSSC21513?4染料敏化太阳能电池与其他类型光电转换器件的叠层21613?4?1染料敏化太阳能电池与其他类型太阳能电池的叠层21613?4?2染料敏化太阳能电池与温差电池叠层21813?4?3染料敏化太阳能电池与光解水叠层制氢系统21913?5叠层染料敏化太阳能电池的前景展望220参考文献221第14章 柔性染料敏化太阳能电池14?1聚合物导电基板柔性DSSC22614?1?1柔性光阳极22614?1?2柔性对电极22714?2金属导电基板柔性DSSC22814?2?1柔性光阳极22814?2?2柔性对电极23014?3存在的问题23114?4前景展望231参考文献232第15章 单基板染料甡化太阳能电池15?1概述23415?2研究进展23615?2?1对电极23615?2?2间隔层23915?2?3全固态染料敏化太阳能电池24015?2?4单基板染料敏化太阳能电池模组24515?2?5重复性与稳定性24615?3存在的问题和解决方案24815?4前景展望249参考文献250第16章 量子点敏化太阳能电池16?1量子点基础知识25216?1?1什么是量子点25216?1?2量子效应25216?1?3量子点的特性25316?2量子点敏化太阳能电池的结构与工作原理25416?3量子点敏化太阳能电池性能评价25616?3?1IPCE在敏化太阳能电池研究中的应用25716?3?2其他测试表征方法25816?4量子点敏化太阳能电池的关键材料25916?4?1QDSC的光阳极25916?4?2量子点敏化太阳能电池的吸光材料26316?4?3电解质26916?4?4QDSC的对电极27116?5界面处理27316?6量子点敏化太阳能电池的发展趋势274参考文献274第17章 染料敏化太阳能电池产业化及应用17?1大面积DSSC的产业化研究进展27917?1?1欧美的DSSC产业化研究进展27917?1?2亚洲的DSSC产业化研究进展28117?2存在的问题28317?3前景展望284参考文献284基金致谢 286 上一篇: 太阳电池:从新概念到新技术(原著第二版) 下一篇: 太阳电池及其应用 [王文静 编著] 2014年