你知道太陽每年可以為地球提供多少能量嗎？
你知道地球上人類一年工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活活動一共需要多少能量嗎？
那么你知道染料敏化太陽能電池可以扮演什么角色嗎？
什么是太陽能電池？
　　太陽能電池只是利用太陽光發(fā)電的方式，目前使用的太陽能電池主要是多晶硅、單晶硅太陽能電池。染料敏化太陽嫩電池是近幾年研究非常熱門并且逐步走向?qū)嵱没囊环N太陽能技術(shù)。
　　太陽究竟賦予了地球多少能量？
　　太陽能在我們?nèi)种膰辽? 年輻射量超過60萬焦耳/平方厘米, 每年地表吸收的太陽能大約相當(dāng)于17萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量。（中國煤炭的總儲量為約6000億噸）換句話說每年地表吸收的太陽能可以相當(dāng)于280多倍中國的煤炭總儲量。
　　太陽每年通過大氣向地球輸送的能量高達(dá)3×1024焦耳，這種免費潔凈的能源是地球發(fā)展的可靠保證。據(jù)統(tǒng)計地球上人類一年的能源總需求達(dá)到約4.363×1020焦耳，也就是說如果我們可以收集其中的萬分之一到萬分之二就足夠我們的需求了。?
　　什么是染料敏化太陽能電池？
　　“染料敏化太陽能電池”全稱為“染料敏化納米薄膜太陽能電池 ”，是模擬自然界中的光合作用原理，采用吸附染料的納米多孔二氧化鈦半導(dǎo)體膜作為光陽極，并選用適當(dāng)?shù)难趸€原電解質(zhì)，用鍍鉑的導(dǎo)電玻璃作為光陰極，這樣一個簡單的染料敏化太陽電池就做好了。只要太陽光一照到電池上，它就會源源不斷的開始發(fā)電了。
　　太陽能電池的優(yōu)點
　　太陽能發(fā)電具有安全可靠、無噪聲、無污染、不消耗原材料、不必架設(shè)高壓輸電線路、建站周期短、規(guī)?？纱罂尚　⒖梢詿o人值守等一系列優(yōu)點。
　　特別對于偏遠(yuǎn)地區(qū)的居民供電，或者野外科考、野外作業(yè)、軍事指揮臨時系統(tǒng)的穩(wěn)定供電具有非常 便利的優(yōu)點。
　　單多晶硅太陽電池的缺點
　　目前，進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域的太陽電池主要以硅電池為主，由于其苛刻的生產(chǎn)工藝，使得生產(chǎn)成本一直居高不下，為20-40元/峰瓦，只能在軍事和必不可少的通訊領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，無法在廣大的農(nóng)村以及城市居民中推廣應(yīng)用； 因而只能作為一種必要的緊急用電的補充，不可能成為一種主要的發(fā)電手段和能源供應(yīng)形式。
　　染料敏化太陽電池的優(yōu)點
　　從經(jīng)濟(jì)角度來講，若批量生產(chǎn)，電池的成本在5—10元/(峰瓦)左右，而普通的硅電池在20-40元/(峰瓦)，因而染料敏化太陽能電池電池非常適合批量生產(chǎn)，滿足城市居民以及廣大農(nóng)村的需要，特別是對我國近七千萬邊遠(yuǎn)地區(qū)人口的用電具有實際的意義。
　　戰(zhàn)略角度來講，我國是一個能源的消耗大國，特別是電力的短缺嚴(yán)重影響我國的經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。但是無論是核電還是火電所需要的燃料都是非常有限的，發(fā)電的同時也給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。因此我國尤其應(yīng)當(dāng)注重太陽能這種可再生綠色能源的開發(fā)與利用。為經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會的協(xié)調(diào)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
　　從實用性角度來講，從染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)可以看出，電池是由透明導(dǎo)電玻璃及有一定顏色的染料和電解質(zhì)構(gòu)成，且?guī)б欢伾钥梢酝ㄟ^適當(dāng)選擇染料和電解質(zhì)的顏色及TiO2膜的厚度來控制整個電池的透光率，這樣可以把電池用作窗戶玻璃，即透光又可當(dāng)電池用。
　　染料敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)和工作原理
　　染料敏化太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖
　?、?染料分子受太陽光照射后由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)；
　?、?處于激發(fā)態(tài)的染料分子將電子注入到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中；
　?、?電子擴(kuò)散至導(dǎo)電基底，后流入外電路中；
　?、?處于氧化態(tài)的染料被還原態(tài)的電解質(zhì)還原再生；
　?、?氧化態(tài)的電解質(zhì)在對電極接受電子后被還原，從而完成一個循環(huán)；
　　⑹ 和 ⑺ 分別為注入到TiO2導(dǎo)帶中的電子和氧化態(tài)染料間的復(fù)合及導(dǎo)帶上的電子和氧化態(tài)的電解質(zhì)間的復(fù)合
　　研究結(jié)果表明：只有非?？拷黅iO2表面的敏化劑分子才能順利把電子注入到TiO2導(dǎo)帶中去，多層敏化劑的吸附反而會阻礙電子運輸；染料色激發(fā)態(tài)壽命很短，必須與電極緊密結(jié)合，最好能化學(xué)吸附到電極上；染料分子的光譜響應(yīng)范圍和量子產(chǎn)率是影響DSSC的光子俘獲量的關(guān)鍵因素。
　　手工制作簡單太陽能電池
　　在聽完染料敏化太陽電池的簡單介紹后，您一定對這種新型的綠色能源非常感興趣，那么你是不是想自己動手制作一塊自己的太陽能池呢？閑話少敘那么下面就跟著我們進(jìn)行染料敏化太陽電池的制作吧！
　　第一步：二氧化鈦膜的制備
　　把二氧化鈦膠體涂敷在透明導(dǎo)電玻璃上。用酒精燈烤干。
　　第二步：利用天然染料把二氧化鈦膜著色
　　把新鮮的或冰凍的黑莓、山莓石榴籽或紅茶，用一大湯匙的水進(jìn)行擠壓，然后把二氧化鈦膜放進(jìn)去進(jìn)行著色，大約需要5分鐘，直到膜層變成深紫色，如果膜層兩面著色的不均勻，可以再放進(jìn)去浸泡5分鐘，最后用乙醇沖洗，并用柔軟的紙輕輕地擦干。
　　第三步：制作對電極
　　電池既需要光陽極，又要一個對電極才能工作。對電極又叫反電極，是由涂有導(dǎo)電的SnO2膜層組成的，利用一個簡單的萬用表就可以判斷玻璃的哪一面是導(dǎo)電的，利用手指也可以作出判斷，導(dǎo)電面較為粗糙。把非導(dǎo)電面標(biāo)上‘+’，然后用鉛筆在導(dǎo)電面上均勻地涂上一層石墨。
　　第四步：注入電解質(zhì)
　　注入含碘和碘離子的溶液作為太陽電池的電解質(zhì)，它主要用于還原和再生染料。
　　第五步：組裝電池
　　把著色后的二氧化鈦膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到兩滴含碘和碘離子的電解質(zhì)，然后把反電極的導(dǎo)電面朝下壓在二氧化鈦膜上。把兩片玻璃稍微錯開，以便利用暴露在外面的部分作為電極的測試用。利用兩個夾子把電池夾住，這樣，你的太陽能電池就作成了。在室外太陽光下，可以獲得開路電壓0.43V ，短路電流1mA/cm2的自己做的太陽電池。
　　夸父逐日的故事已經(jīng)過去了幾千年，但是依然激勵著華夏兒女在今天對太陽不屈不撓的追求，利用太陽能，發(fā)展太陽能，利用太陽發(fā)電成為許許多多華夏兒女以及其他國家科學(xué)家的熱切追求。因為只需要將地球上0.3％的面積上鋪上太陽能電池（光電轉(zhuǎn)化效率10％）就可以收集足夠的能量供應(yīng)地球居民全部的能量需求！
　　希望十年后當(dāng)你搬入新家時，當(dāng)你看到淡褐色的窗玻璃時，別忘了它正在靜靜為你發(fā)電，從此不必交電費。

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