第1章 引言 1
1.1 太阳电池简介 1
1.1.1 太阳电池分类 1
1.1.2 迄今各种太阳电池最高光电转换效率 2
1.1.3 太阳电池产业发展状况 3
1.2 太阳电池研究现状 4
1.2.1 基于黑硅技术的太阳电池 4
1.2.2 基于半导体纳米材料和结构的新型太阳电池 5
1.2.3 太空领域用太阳电池全光谱转换的实现 5
1.2.4 宽光谱硅基薄膜叠层太阳电池 6
1.2.5 宽光谱高性价比染料敏化太阳电池 6
1.2.6 基于金属纳米材料和结构的表面等离子体共振太阳电池 7
1.2.7 有机聚合物薄膜太阳电池 8
1.2.8 钙钛矿太阳电池 8
1.3 我国太阳电池研究现状 9
1.4 染料敏化太阳电池技术特点 10
1.4.1 DSC工艺技术特点 10
1.4.2 DSC产业化具有的技术优势 11
参考文献 12
第2章 电池基本原理 14
2.1 电池结构与原理 14
2.1.1 TiO2能带形成 16
2.1.2 TiO2导带能级分布 16
2.1.3 TiO2薄膜中陷阱态能级分布 18
2.2 电池内部微观动力学过程 19
2.2.1 载流子的产生 19
2.2.2 光激发下电荷分离 21
2.2.3 界面光生电子注入 22
2.2.4 薄膜内光生电子传输 22
2.2.5 光生电子收集 23
2.2.6 TiO2内部电子复合与寿命 24
2.3 半导体/电解质界面结构 26
2.4 电解液离子传输对界面电子传输影响 28
参考文献 30
第3章 电池材料制备技术 33
3.1 纳米材料制备方法与技术 33
3.1.1 纳米颗粒的制备方法概述 33
3.1.2 纳米TiO2的常用制备技术 38
3.1.3 一维及有序纳米结构材料制备 41
3.1.4 分级结构纳米材料合成 45
3.1.5 纳米材料的掺杂与表面修饰 48
3.2 染料合成工艺与技术 55
3.2.1 多吡啶钌配合物合成 56
3.2.2 多吡啶饿配合物染料 59
3.2.3 卟啉配合物染料合成 60
3.2.4 金属酞菁染料合成 62
3.2.5 D-π-A型有机染料合成 63
3.2.6 D-A-π-A型有机染料合成 65
3.3 电解质材料 67
3.3.1 电解质对DSC光伏性能的影响 67
3.3.2 氧化还原电对 68
3.3.3 无机阳离子 70
3.3.4 添加剂 71
3.3.5 有机溶剂电解质 71
3.3.6 离子液体电解质 72
3.3.7 准固态电解质 75
3.3.8 全固态电解质 78
3.4 DSC对电极 80
3.4.1 Pt电极 80
3.4.2 碳电极 83
3.4.3 导电聚合物电极 85
3.4.4 无机化合物对电极 87
3.4.5 柔性DSC对电极 90
参考文献 91
第4章 电池结构设计 110
4.1 电池性能参数 110
4.1.1 短路电流 110
4.1.2 开路电压 111
4.1.3 填充因子 111
4.1.4 光电转换效率 112
4.2 大面积电池性能模拟 112
4.2.1 光吸收及电子传输 113
4.2.2 DSC电荷传输 122
4.3 大面积电池设计与优化 131
4.3.1 大面积DSC光采集损失 131
4.3.2 电池组件结构的优化 132
参考文献 138
第5章 电池制备与封装技术 140
5.1 DSC器件结构的发展 140
5.2 “三明治”结构器件的制备 141
5.2.1 小面积器件的制备与工艺 141
5.2.2 大面积DSC器件的制备及工艺技术 143
5.3 丝网印刷工艺技术对染料敏化太阳电池性能的影响 146
5.3.1 丝网印刷原理和薄膜制备工艺流程 146
5.3.2 印刷工艺技术中影响印刷质量的主要因素 147
5.3.3 关键印刷工艺控制对薄膜性能的影响 148
5.4 薄膜烧结工艺对染料敏化太阳电池性能的影响 149
5.4.1 最高平台烧结工艺的实验研究 149
5.4.2 中间平台烧结工艺对电池光伏性能的影响 152
5.5 大面积DSC器件实验 152
5.5.1 串联大面积电池组件 152
5.5.2 并联大面积电池组件 154
5.5.3 高效大面积电池实验 156
参考文献 163
第6章 电池性能测试与表征 164
6.1 电解质中扩散物种的表观扩散系数 164
6.1.1 循环伏安法 164
6.1.2 超微电极稳态伏安法 165
6.1.3 超微电极计时电流法 166
6.2 半导体带边移动测试方法 168
6.2.1 Mott-Schottky作图法 168
6.2.2 光谱电化学法 170
6.2.3 电化学法 171
6.3 电池内部电荷传输和界面特性测试 172
6.3.1 电化学阻抗谱 172
6.3.2 强度调制光电流/光电压谱 174
6.3.3 开路光电压衰减法 175
6.3.4 短路光电流法 177
6.3.5 瞬态光电流/光电压法 177
6.3.6 瞬态吸收光谱 178
6.4 电池光伏性能测试 179
6.4.1 光伏性能测试参数 179
6.4.2 光伏性能测试标准 181
6.4.3 光伏性能测试原理 182
6.4.4 光伏性能多通道实时监测 183
参考文献 185
第7章 电池组件及其应用 189
7.1 组件基本要求 189
7.2 电池组件的原材料及部件 190
7.2.1 面板玻璃 190
7.2.2 胶质密封材料 191
7.2.3 背面材料 193
7.2.4 边框 194
7.2.5 接线盒 194
7.3 组件电路的设计 195
7.3.1 失配损失 195
7.3.2 DSC组件的热损失 196
7.4 电池组件生产工艺 197
7.4.1 电池组件生产工序 197
7.4.2 电池组件自动化生产线 200
7.5 电池组件的应用 201
7.5.1 独立光伏阵列的应用与技术 201
7.5.2 建筑一体化的应用与设计 206
7.5.3 光伏农业一体化的应用 208
参考文献 209
索引 211