電化學電池的發(fā)展趨勢

  隨著人類的工業(yè)文明得以迅猛發(fā)展，由此引發(fā)的能源危機和環(huán)境污染成為急待解決的嚴重問題，利用和轉(zhuǎn)換太陽能是解決世界范圍內(nèi)的能源危機和環(huán)境問題的一條重要途徑。世界上*個認識到光電化學轉(zhuǎn)換太陽能為電能可能實現(xiàn)的是Becquere，他在1839年發(fā)現(xiàn)涂布了鹵化銀顆粒的金屬電極在電解液中產(chǎn)生了光電流，以后Brattain、Garrett及Gerisher等人先后提出和建立了一系列有關(guān)光電化學能量轉(zhuǎn)換的基本概念和理論，開辟了光電化學研究的新領(lǐng)域。  

  光電化學池即通過光陽板吸收太陽能并將光能轉(zhuǎn)化為電能。光陽板通常為光半導(dǎo)體材料，受光激發(fā)可以產(chǎn)生電子——空穴對，光陽極和對極（陰極）組成光電化學池，在電解質(zhì)存在下光陽極吸光后在半導(dǎo)體帶上產(chǎn)生的電子通過外電路流向?qū)O，水中的質(zhì)子從對極上接受電子產(chǎn)生氫氣。  光電化學池中染料敏化納米晶光電化學電池以其低成本和率而成為硅太陽能電池的有力競爭者。染料敏化太陽電池主要由透明導(dǎo)電玻璃、TiO2多孔納米膜、電解質(zhì)溶液以及鍍鉑鏡對電極構(gòu)成的“三明治”式結(jié)構(gòu)。與p-n結(jié)固態(tài)太陽能電池不同的是，在染料敏化太陽電池中光的吸收和光生電荷的分離是分開的。染料敏化太陽能電池(DSSC)是由二氧化鈦多孔膜、光敏化劑（染料）、電解質(zhì)（含氧化還原電對）、鍍鉑對電極及導(dǎo)電基板組成的夾層結(jié)構(gòu)。  光電化學池中染料敏化納米晶光電化學電池其基本工作原理是：在染料分子的激發(fā)態(tài)、TiO2導(dǎo)帶、SnO2（導(dǎo)電玻璃）導(dǎo)帶、Pt（對電極）功函之間存在著一個能級梯度差，當染料分子吸收太陽光其中基態(tài)的電子受光激發(fā)躍遷到染料激發(fā)態(tài)能級后，在能級差的驅(qū)動下，電子將會迅速轉(zhuǎn)移到TiO2導(dǎo)帶中，經(jīng)納米晶TiO2膜空間網(wǎng)格的輸運進入到SnO2導(dǎo)帶，后經(jīng)外路到達對電極，并與氧化還原電對進行電子交換后，依靠氧化還原電對在氧化態(tài)染料和對電極間完成電子轉(zhuǎn)移，從而實現(xiàn)整個光電循環(huán)。