我們的研究目標(biāo)是開發(fā)新型,高效,低成本的可見光響應(yīng)型太陽(yáng)能電池。優(yōu)化構(gòu)成新型太陽(yáng)能電池的各個(gè)要素的性能，找出最佳值。最后利用鋰離子電池良好的充放電特性將新型可見光響應(yīng)型太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái)。三年后的開發(fā)目標(biāo)為轉(zhuǎn)換效率11%，十年后轉(zhuǎn)換效率提高至15%。力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)整體生產(chǎn)計(jì)劃成本4-5元/Wp的目標(biāo)。最終實(shí)現(xiàn)成本3元/Wp以下的目標(biāo)。進(jìn)一步完善新一代太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)及儲(chǔ)能系統(tǒng)研究的理論和試驗(yàn)體系，為我國(guó)提供無(wú)盡的能源儲(chǔ)備，為我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效率、低價(jià)格的光轉(zhuǎn)換器件等一系列新產(chǎn)品以及相關(guān)的新材料和新技術(shù)。
染料敏化太陽(yáng)電池由染料敏化劑、寬帶隙半導(dǎo)體、氧化還原電解質(zhì)和對(duì)電極四個(gè)部分構(gòu)成。目前染料敏化太陽(yáng)電池的最高能量轉(zhuǎn)化效率為11%，由釕聯(lián)吡啶配合物、二氧化鈦、I-/I3-電對(duì)和鉑對(duì)電極獲得。染料敏化太陽(yáng)電池的效率已經(jīng)達(dá)到了傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體電池的水平，與后者相比，前者的制作工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，應(yīng)用前景更加光明。在硅電池中，半導(dǎo)體硅承擔(dān)三個(gè)重要功能，即吸收光線，承受電子與空穴分離所需的電場(chǎng)，電子的傳輸。因?yàn)橥瑫r(shí)高效執(zhí)行這三項(xiàng)任務(wù)，半導(dǎo)體材料的純度必須非常高，這就是基于硅的太陽(yáng)電池成本昂貴，不能與傳統(tǒng)發(fā)電方法進(jìn)行商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主要原因。相反，染料敏化太陽(yáng)電池的四個(gè)組成部分分別執(zhí)行不同的功能，對(duì)各個(gè)部分可以從效率和成本兩個(gè)方面分別進(jìn)行優(yōu)化，降低成本和提高效率的空間很大。
染料敏化太陽(yáng)電池是由瑞士化學(xué)家Michael Gr?tzel首先提出的，他們研究小組可以獲得大于10%的效率。我們是除了Gr?tzel研究組以外第一個(gè)獲得效率大于或者等于10%的研究團(tuán)體，具有豐富的電池制作和效率優(yōu)化技術(shù)。在染料敏化太陽(yáng)電池中,由于TiO2本身不能吸收可見光領(lǐng)域的能量(Eg〈3.2eV),完全依賴有機(jī)染料（光敏染料）來(lái)提高吸收太陽(yáng)光中的可見光。然而有機(jī)染料易老化耐熱性差,因此帶給染料敏化太陽(yáng)電池壽命低且不穩(wěn)定等弱點(diǎn)。另外染料的使用使電子躍遷過(guò)程復(fù)雜,加上和寬帶半導(dǎo)體有能級(jí)匹配上的困難,降低了光電轉(zhuǎn)化效率,又由于染料的大量使用加大了電池的成本，嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際的應(yīng)用。在這種現(xiàn)狀下，我們從可見光響應(yīng)型光電極入手,利用可見光響應(yīng)型光電極來(lái)直接進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化。在世界上首次進(jìn)行了新型可見光響應(yīng)型太陽(yáng)電池的研究，首次成功合成了在可見光領(lǐng)域有活性的氧化物半導(dǎo)體光催化劑，從根本上解決了可見光響應(yīng)型光電極材料。這一成果已于2001年末在科學(xué)界最有影響的雜志Nature上發(fā)表，海外媒體對(duì)此作了廣泛的報(bào)道。
本課題組用已開發(fā)出的這些新型可見光響應(yīng)型復(fù)合氧化物半導(dǎo)體制備光電極來(lái)開發(fā)新型可見光響應(yīng)型太陽(yáng)電池，在不使用有機(jī)染料條件下其太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換率己達(dá)到1.0%；從根本上解決了染料敏化太陽(yáng)電池壽命低且不穩(wěn)定的弱點(diǎn)。本課題組最新研究結(jié)果表明，由多種新型可見光響應(yīng)型復(fù)合氧化物半導(dǎo)體制備的光電極配以少量的染料來(lái)敏化電極可獲得更高的電流（Jsc）和電壓（Voc）而不會(huì)影響新型可見光響應(yīng)型太陽(yáng)電池的壽命。
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