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基本信息

項(xiàng)目名稱：
花卉發(fā)電
小類：
能源化工
簡介：
本作品針對當(dāng)前能源緊缺及環(huán)境污染的問題，旨在開發(fā)高效、價(jià)廉、綠色和環(huán)境友好的新型太陽能電池，并充分利用太陽光資源，為人類的社會活動(dòng)和生產(chǎn)活動(dòng)提供必要的動(dòng)力，也有利于保護(hù)自然環(huán)境。以自然界中的天然植物花卉為原料，提取其中的色素作為敏化劑，與納米晶TiO2電極薄膜一起組裝成新型太陽能電池。
詳細(xì)介紹：
天然花色素太陽能電池 摘要：以天然花卉為原料提取其中的色素，并作為敏化劑，與自制的TiO2納米晶電極薄膜一起，組裝成新型染料敏化太陽能電池。進(jìn)一步深入探討以天然植物色素作為太陽能電池敏化材料的光電性能、制備方案、光電轉(zhuǎn)化原理等諸多方面進(jìn)行詳細(xì)介紹，并對其應(yīng)用前景與實(shí)際可行性進(jìn)行一定的分析，為開拓新型綠色能源提供了一種新思路。關(guān)鍵詞：天然植物色素 光電轉(zhuǎn)化 太陽能 電池 1 引言 1.1用花發(fā)電創(chuàng)意足大千世界，無奇不有。在科學(xué)見證了水果發(fā)電、植物光合作用之后，植物在大自然中能量轉(zhuǎn)化的道路形式并非僅止步于前，大自然蘊(yùn)含著許多有待開發(fā)的寶貴資源，每一棵小草，每一朵鮮花都具有無限的能量，它們不再只局限于觀賞價(jià)值和陶冶心性，不再只局限于盆栽中的那點(diǎn)美麗。當(dāng)高晶硅太陽能電池已司空見慣的時(shí)候，原來那些看似嬌嫩的花兒也能像上述材料一樣制備出方便人們?nèi)粘Ｆ鹁拥奶柲茈姵?。我們光電傳奇小組通過為期半年的努力，制備出了用花卉來發(fā)電的太陽能電池，并且我們的電池不再重復(fù)那些一如既往的單調(diào)顏色，不再重復(fù)那些統(tǒng)一而沒有創(chuàng)新的款式，而是真真正正地做到了低碳生活、環(huán)境保護(hù)與能源和諧利用的完美結(jié)合，我們用自己的雙手完成了能源轉(zhuǎn)化和美學(xué)欣賞的全新組合。在提取了數(shù)十種花朵的色素進(jìn)行集中光電轉(zhuǎn)化性能的測試后，得到了令人可喜的結(jié)果，花中色素果然不負(fù)眾望，眾多花中的色素都獲得了很高的光電轉(zhuǎn)化性能比?；ɑ馨l(fā)電是一種色素增感太陽能電池，國內(nèi)又稱染料敏化太陽能電池。染料敏化太陽能電池（Dye-sensitized Solar Cell，DSSC）是一種在半導(dǎo)體上吸附染料，利用染料與基材的作用提供電子通道。其發(fā)展歷史可以追溯到20世紀(jì)60年代。1968年，德國Tributsch等研究者發(fā)現(xiàn)了染料吸附在半導(dǎo)體上在一定條件能產(chǎn)生電流，并對ZnO半導(dǎo)體電極的染料敏化做了大量研究，將Ribonavin或edamine B加入電解液中后，發(fā)現(xiàn)光電流不是在ZnO的固有感光波長范圍，而是在染料吸光波長范圍中增加。增加染料濃度，光電流也增加。但是在1991年以前，大多數(shù)染料敏化電池的光電轉(zhuǎn)換效率都較低(<l%)。直到1991年，瑞士洛桑高等工業(yè)學(xué)院M.Gr?tzel教授和他的研究小組采用高比表面積的納米多孔TiO2膜作半導(dǎo)體電極，以過渡金屬Ru等有機(jī)金屬化合物作染料，并選用適當(dāng)?shù)难趸€原電解質(zhì)研制出一種納米晶染料敏化太陽能電池，一舉突破了光電轉(zhuǎn)化效率7%。1998年，M.Gr?tzel等人進(jìn)一步研制出全固態(tài)M.Gr?tzel電池，使用固體有機(jī)空穴傳輸材料替代了液體電解質(zhì)，單色光光電轉(zhuǎn)換效率最大達(dá)到33%，從而引起了全世界的關(guān)注。2006年，日本桐蔭橫濱大學(xué)的宮坂教授開發(fā)的基于低溫TiO2電極制備技術(shù)的全柔性DSC效率超過6% 。人們預(yù)計(jì)，在未來的幾年內(nèi)這種太陽能電池將進(jìn)入實(shí)用階段。 1.2關(guān)注能源前景好 21世紀(jì)，能源問題已經(jīng)不僅只在工業(yè)生產(chǎn)上，而是影響到人們衣食住行各個(gè)方面。可以說本世紀(jì)的關(guān)鍵是在能源利用的突破。曾經(jīng)人們一度將希望寄托于潮汐能、水能、風(fēng)能、核能質(zhì)能源上，然而經(jīng)過20世紀(jì)后幾十年的嘗試，這些能源的不足與開采上的苦難日益凸顯。其中水能風(fēng)能存在嚴(yán)重的分布不均勻的問題，同時(shí)包括了時(shí)間和空間的二維不均勻性。潮汐能的利用成本過高并且存在風(fēng)險(xiǎn)。生物質(zhì)能源雖然可以再生，但伴隨在利用過程中的二氧化碳排放問題，這對于溫室效應(yīng)的減緩是極其不利的，并且生物能源的利用還存在生產(chǎn)周期長的不利因素。而日前福島核電站的核泄漏事件再度引發(fā)了人們關(guān)于能源利用的重大反思。我國也因此調(diào)整了能源建設(shè)的方向?？梢哉f目前世界能源的形式是相當(dāng)嚴(yán)峻，迫在眉睫?？上驳氖翘柲艿睦贸蔀橐恢黄鸬漠愜?，在眾多的能源上嶄露頭角。太陽能作為一種可再生能源，具有其它能源不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，取之不盡、用之不竭、安全、無污染、不受地理?xiàng)l件的限制等。太陽每年向地球輻照的能量大約是3×1024J，是目前人類可利用能源總和的1萬倍，即使地球上一小部分的太陽能得到合理與有效的利用，許多能源問題就都可以迎刃而解。因此，太陽能的研究和應(yīng)用受到世界的廣泛重視。其中，太陽能電池更是世界各國政府最重視的研究課題之一。太陽能的利用主要有以下幾個(gè)方面，即：單晶硅太陽能電池、薄膜電池和染料敏化太陽能電池等。單晶硅的利用目前比較成熟，但存在成本較高的不足。鋰電池雖然電容量強(qiáng)，已大量用于手機(jī)、筆記本電腦等數(shù)碼產(chǎn)品中，但不時(shí)傳出的爆炸性事故則引發(fā)了人們對其安全性能的擔(dān)憂。相比上述二者，染料敏化太陽能電池有著低成本，易操作，高安全性等優(yōu)勢，一直備受國內(nèi)外許多學(xué)者與投資商的青睞。國外DSC電池的研究以瑞士、日本、德國、荷蘭、英國和瑞典技術(shù)較為領(lǐng)先，美國和澳大利亞也做了一些卓有成效的研究。目前，歐洲仍然占據(jù)著DSC電池原創(chuàng)性研究的主導(dǎo)地位。瑞士M.Gr?tzel研究小組保持著DSC電池的復(fù)色光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到12.3%的最高記錄。日本對DSC電池的研究主要側(cè)重于效率的提高、降低成本以及提高穩(wěn)定性方面。另外，柔性DSC電池的開發(fā)是近年的一個(gè)研究熱點(diǎn)。它是將電極材料制作到可彎曲的高分子塑料導(dǎo)電基板上，得到的電池具有可彎曲，重量輕，隨身攜帶方便等特點(diǎn)。但是染料太陽能電池獲得良好光電轉(zhuǎn)化性能的同時(shí)，也遇到了一個(gè)重大的問題，那就是來自染料自身對于大自然的污染，當(dāng)今世界是一個(gè)極度重視能源利用、生態(tài)保護(hù)的社會，2009年12月7日－12月18日在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_的全球氣候峰會，更是將節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的重要議題推上了全新高度。能否用大自然中花的色素代替染料作為太陽能電池的敏化劑，這便是我們小組的電池設(shè)計(jì)理念。染料敏化太陽能電池從誕生之日起，就以其較好的光電性能、低成本和環(huán)境友好等特點(diǎn)受到全世界科學(xué)家的青睞，被認(rèn)作為代替高性能但高成本的硅系太陽能電池，走向大范圍、實(shí)用性推廣的最佳技術(shù)。因此，染料敏化太陽能電池在追求高效率的同時(shí)，必定更加注重它的工藝簡單化、低成本化以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。天然染料的應(yīng)用無疑是最好的解決方法之一。 2 DSC 電池的組成結(jié)構(gòu)與工作原理 2.1組成結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的非晶膜液體太陽能電池的工作電極主要由半導(dǎo)體材料組成，工作電極同時(shí)要具有吸收光能和傳導(dǎo)光生載流子兩個(gè)功能，因而不可避免地存在工作電極易被光腐蝕或損失大量可見光的弱點(diǎn)，所以能量轉(zhuǎn)換效率很低，而在傳統(tǒng)敏化太陽能電池中，普遍采用的都是致密的半代替薄膜，只能在膜表面上吸附單層染料，而單層染料吸收的太陽光很有限，多層染料又阻礙了電子的運(yùn)輸，因而光電轉(zhuǎn)換效率也很低，與它們不同的是，DSC 電池以納米晶半導(dǎo)體多孔膜為光電極，其表面的粗糙度使得整個(gè)半導(dǎo)體膜成海綿狀，具有很大的表面積，能夠吸附更多染料單分子層，這樣既克服了原來太陽能電池中只能吸附單分子層而吸收少量太陽光的缺點(diǎn)，又增強(qiáng)了染料對于太陽光的吸收，從而產(chǎn)生更大的光電流。DSC電池主要由透明導(dǎo)電基片(即鍍有透明導(dǎo)電膜的導(dǎo)電玻璃) 納米結(jié)構(gòu)半、導(dǎo)體多孔膜敏化劑、電解質(zhì)溶液和透明對電極幾部分組成，以納米TiO2太陽能電池為例，圖1為其結(jié)構(gòu)示意圖： 2.2工作原理如圖 1 所示，電極由TiO2微粒組成，可見光不能將它激發(fā)，受激發(fā)的只是TiO2表面的一層染料敏化劑，染料分子吸收太陽光能后躍遷到激發(fā)態(tài)，但激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子快速注入到緊鄰的TiO2 導(dǎo)帶，染料中失去的電子則很快從電解質(zhì)中得到補(bǔ)償，進(jìn)入TiO2 導(dǎo)帶中的電子最終進(jìn)入導(dǎo)電膜，然后通過外回路產(chǎn)生光電流，工作原理如圖2所示，在選擇光敏劑及電解質(zhì)時(shí)，光敏劑的基態(tài)、激發(fā)態(tài)的位置及電解質(zhì)的氧化還原電位非常重要，只有配置合理，整個(gè)過程才能正常運(yùn)行。 染料敏化劑的應(yīng)具備的條件染料敏化劑是 DSC電池的關(guān)鍵部分，它的性能優(yōu)劣將直接影響DSC 電池的光電轉(zhuǎn)換效率，因此， DSC電池對染料的要求非常嚴(yán)格，一種理想的敏化劑應(yīng)該滿足以下條件： (1) 能緊密吸附在納米半導(dǎo)體表面，即能快速達(dá)到吸附平衡，且不易脫落在染料分子母體中，一般應(yīng)含有易與納米半導(dǎo)體表面結(jié)合的基團(tuán)，如-COOH 、-SO3H等。研究表明(以羧酸聯(lián)吡啶釕染料為例)，染料上的羧基與TiO2 膜上的羥基結(jié)合生成了酯，從而增強(qiáng)了TiO2導(dǎo)帶 3d 軌道和染料軌道電子的耦合，使電子轉(zhuǎn)移更為容易； (2) 對可見光具有很好的吸收特性：即能吸收大部分或者全部的入射光，另外其吸收光譜又能與太陽能光譜很好的匹配； (3) 其氧化態(tài)和激發(fā)態(tài)要有較高的穩(wěn)定性和活性； (4) 激發(fā)態(tài)壽命足夠長，且具有很高的電荷傳輸效率； (5) 具有足夠負(fù)的激發(fā)態(tài)氧化還原電勢，以保證染料激發(fā)態(tài)電子注入TiO2導(dǎo)帶； (6) 在氧化還原過程(包括基態(tài)和激發(fā)態(tài))中要有相對低的勢壘，以便在初級和次級電子轉(zhuǎn)移過程中的自由能損失最小。染料敏化半導(dǎo)體一般涉及3 個(gè)基本過程： (1) 染料吸附到半導(dǎo)體表面； (2) 吸附態(tài)染料分子吸收光子被激發(fā)； (3) 激發(fā)態(tài)染料分子將電子注入到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶上。因此，要獲得有效的敏化必須滿足兩個(gè)條件：即染料容易吸附在半導(dǎo)體表面上及染料激發(fā)態(tài)與半導(dǎo)體的導(dǎo)帶電位相匹配。 3 TiO2太能能敏化染料電池的制備 3.1色素的提取將新鮮的花朵于真空干燥箱在60℃下干燥十二小時(shí)，得到幾乎無水的花瓣，以1:3（g/mL）固液比用丙酮溶劑在超聲振蕩一小時(shí)的條件萃取不同種花中的色素。在萃取過程中，容器表面用錫紙包裹，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程需嚴(yán)格避光。 3.2染料敏化太能能電池的制備與相關(guān)性能的表征染料敏化太陽能電池的組裝：將二氧化鈦納米晶（ST-01，Japan）和粘結(jié)劑制得漿料，用絲網(wǎng)印刷將其印在導(dǎo)電玻璃上并于525℃德高溫下焙燒2小時(shí)，并用TiCl4處理，厚度約為20-25微米，然后將其浸漬在不同花的色素的丙酮溶液中7d，電極薄膜的顏色由白色變?yōu)椴煌念伾ㄈ缂t色、黃色和綠色等）；再把它與對電極和注入的液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結(jié)構(gòu)的染料敏化太陽能電池，然后測其光電性能。而在為期半年的研究過程中，通過對于三色堇、桔梗、一串紅、一品紅等三十余種不同科屬花瓣中（如圖3所示）色素的萃取，并將其制備成電池，測量其光電轉(zhuǎn)化效能，得到了如圖4的數(shù)據(jù)圖：【取其中光電轉(zhuǎn)化效能較為理想的八組植物】 從上圖中可以看出，三色堇無論從電壓還是電流效率都為上述七種植物中性能最優(yōu)者，因此本實(shí)驗(yàn)小組最終確定以三色堇中的色素作為替代染料，制備太陽能光電轉(zhuǎn)化電池。 4 產(chǎn)品應(yīng)用前景與推廣分析在該項(xiàng)產(chǎn)品的推廣利用層面，我們結(jié)合當(dāng)前社會能源利用形式，對該作品做了合理的展望。 4.1生活領(lǐng)域 4.1.1可以代替普通干電池，鉛蓄電池眾所周知，普通干電池是一種一次性電池，如圖5a所示。電池連續(xù)工作或是使用時(shí)間過長,會因電池內(nèi)阻增大而失去作用，而且采用鋅和二氧化錳制造干電池，造成每年全球用于干電池回收、廢液處理等衍生危害方面的金額投入逐年攀升。而鉛蓄電池(如圖5b所示)則由于含有濃硫酸與Pb（Ⅱ）離子等由于對環(huán)境造成巨大的污染限制了其發(fā)展。天然植物色素光電轉(zhuǎn)化電池（如圖5c所示）除了具備原材料來源廣泛 的優(yōu)勢之外還具備可循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn)，由于日常太陽能光所能輻射到的范圍廣泛，只要接觸到足夠的太陽光即可保證電池的循環(huán)利用. 4.1.2服裝設(shè)計(jì)的結(jié)合應(yīng)用國際頂級時(shí)裝設(shè)計(jì)廠商每年的新款時(shí)裝為響應(yīng)節(jié)能低碳的號召，都在致力于推出以天然植物作為設(shè)計(jì)理念的方案，將傳統(tǒng)時(shí)裝中的亮片（如圖6所示）部分用我們設(shè)計(jì)的天然植物色素太陽能電池代替，既可以滿足人們對于時(shí)裝炫目耀眼的需求，又可以在日常起居中深刻地貫徹和實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，一舉兩得。 4.1.3傘制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域的革新提及傘，在完成遮陽避雨的基本功用后，人們對其賦予的含義已經(jīng)在逐漸深化，傘成為了時(shí)裝界的寵兒，成為了個(gè)性之人彰顯自身獨(dú)創(chuàng)性的一種有力手段。將我們的太陽能電池以局部覆蓋的方式固定于其上，以別出心裁的造型促進(jìn)環(huán)保與實(shí)用的有效統(tǒng)一。 4.2 建筑領(lǐng)域 4.2.1 光伏建筑一體化. 染料薄膜電池還可以運(yùn)用到玻璃幕墻，屋頂，室外墻體上。眾所周知在日常生活中我們對對光能的利用率非常低。例如，變色玻璃的造價(jià)昂貴，其變色原理一般也以無機(jī)銅離子等的氧化還原反應(yīng)為主，只是單純的吸收光能而沒有加以利用，如若在窗戶玻璃表面加上一層太陽能敏化染料電池的薄膜材料，將其所吸收的光能貯藏轉(zhuǎn)化為電能，并連通家居照明裝置即可在夜間供給日常照明之用，另外由于植物色素的顏色豐富，在滿足日常使用的同時(shí)又兼具良好的裝飾性能。我們知道，城市用地的稀缺性，使建立地面太陽能發(fā)電站幾乎成為不可能，而將太陽能敏化染料電池的薄膜材料應(yīng)用于城市中大量既有和待開發(fā)的建筑外立面、屋頂、窗戶等，既可以避免現(xiàn)有玻璃幕墻的光污染問題，代替建材，同時(shí)發(fā)電又節(jié)能，而且還可以給建筑套上美麗的外衣美化城市. 4.2.2 農(nóng)業(yè)大棚的結(jié)合應(yīng)用燃料敏化太陽能農(nóng)業(yè)大棚電站就是將透明染料太陽能電池和農(nóng)業(yè)大棚結(jié)合起來，如圖8所示，簡而言之，就是利用大棚屋頂發(fā)電，同時(shí)棚內(nèi)種植農(nóng)作物。薄膜式太陽能農(nóng)業(yè)大棚不僅不會影響農(nóng)作物的生長，而且有保溫作用，在一定程度上還能加快農(nóng)作物生長。在涂膜過程中我們可以選用與植物吸收波段互補(bǔ)的植物色素。減少了其他薄膜電池對光吸收波段的限制而影響了植物的生長。 4.3 交通領(lǐng)域太陽能電池的在交通領(lǐng)域的利用主要集中在交通道路基礎(chǔ)設(shè)施及汽車配件的改良。其中道路交通基礎(chǔ)設(shè)施方面可以利用我們的電池制造路燈（如圖9）、指示燈等一系列產(chǎn)品。汽車目前均是以石油產(chǎn)品為燃料，然而，石油的儲備形勢嚴(yán)峻，并且污染嚴(yán)重，性質(zhì)不穩(wěn)定，而天然色素電池作為新型能源可以大大改善上述問題（如圖10），是未來發(fā)展的方向。 4.4 航天航空領(lǐng)域 如果我們設(shè)計(jì)的太陽能電池能夠得到更大的推廣和研究，我們可以將其應(yīng)用于衛(wèi)星太陽能接收面板上的材料，以其作為吸收太陽能的載體，為航天器械的正常的電力供給提供一條極為有力的措施。關(guān)于航空航天等領(lǐng)域有重大發(fā)展前景。 總之，以天然植物色素為對象研究的太陽能染料敏化電池具備非常優(yōu)異的應(yīng)用前景，若將其商品化，必將得到全社會的廣泛使用的環(huán)保人士的親睞，在全民標(biāo)榜低碳經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，對于能源利用率的要求也在逐年升高，新型電池的研發(fā)與開拓將極為有利地方便人們的日常生活。 參考文獻(xiàn) [1] B. 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設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計(jì)：在自制的TiO2納米晶電極薄膜上，吸附從天然植物三色堇中提取的色素，并組裝成花色素敏化的太陽能電池。作品發(fā)明的目的和思路：本作品針對當(dāng)前能源緊缺及環(huán)境污染的問題，旨在開發(fā)高效、價(jià)廉、綠色和環(huán)境友好的新型太陽能電池，并充分利用太陽光資源，為人類的社會活動(dòng)和生產(chǎn)活動(dòng)提供必要的動(dòng)力，也有利于保護(hù)自然環(huán)境。本作品的創(chuàng)新之處在于：以自然界中的天然植物花卉為原料，提取其中的色素作為敏化劑，與納米晶TiO2電極薄膜一起組裝成新型太陽能電池。與目前廣泛使用的敏化劑相比，從花卉中提取的色素是純天然物質(zhì)、其來源豐富、價(jià)格低廉、對環(huán)境不會造成污染，是真正的綠色能源。技術(shù)關(guān)鍵是在于提取天然色素并制備成染料以及與TiO2表面形成結(jié)合，能夠使激發(fā)的電子傳導(dǎo)到TiO2導(dǎo)帶上并產(chǎn)生循環(huán)電流。主要技術(shù)指標(biāo)為電池效率即其光電轉(zhuǎn)化率。

科學(xué)性、先進(jìn)性

染料敏化太陽能電池（Dye-sensitized Solar Cell，DSC）是一種在半導(dǎo)體上吸附染料，利用染料與基質(zhì)的作用提供電子通道。天然植物色素敏化太陽能電池是利用自然花色素替代現(xiàn)有的釕基配合物或有機(jī)化合物，以獲得真正的環(huán)境友好的新型太陽能電池。傳統(tǒng)敏化太陽能電池的敏化染料為釕多吡啶有機(jī)金屬配合物、酞菁和菁類染料、“固體染料”，存在原料來源匱乏、價(jià)格昂貴等問題。同時(shí)，其制備副反應(yīng)較多、光腐蝕等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)出新型綠色、環(huán)境友好的染料是十分重要的。本作品在自然界中廣泛存在的花色素中，提取了性能較為穩(wěn)定，完全沒有污染的色素，開拓染料的來源渠道。同時(shí)，通過調(diào)整染料電池制備工藝，有可能提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。因此，本作品有可能為開發(fā)新型綠色能源提供了一種新的思路。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

暫無

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

簽約投資轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品、視頻、圖片

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

本作品作為一種新型太陽能電池，其優(yōu)勢如下：1）簡單的可操作性工藝：無須高精密的儀器，制備過程簡單，材料豐富；2）綠色、低碳、環(huán)保：本作品取材來自于大自然中的天然花卉，安全無毒，在制作和使用過程當(dāng)中不產(chǎn)生環(huán)境污染，迎合了社會提倡的“發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)”和大眾主張的“節(jié)能減排低毒無污染”；3）外表透明美觀，質(zhì)輕便攜、可塑性強(qiáng)，可以隨心所欲地設(shè)計(jì)和制備出各種形狀大小，在為人類提供能源動(dòng)力的同時(shí)，又能給人們視覺享受。綜上，花色素敏化柔性太陽能電池有可能成為未來便攜式電源，并且在路燈、建筑物外墻、玻璃、車輛等方面有廣闊的應(yīng)用前景。

同類課題研究水平概述

當(dāng)前，國外染料敏化太陽能電池的研究以瑞士、日本、德國、荷蘭、英國和瑞典技術(shù)較為領(lǐng)先，美國和澳大利亞也做了一些卓有成效的研究。目前，日本和歐洲仍然占據(jù)著DSC電池原創(chuàng)性研究的主導(dǎo)地位。瑞士M.Gr?tzel研究小組保持著DSC電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到12.3%的最高記錄。日本對DSC電池的研究主要側(cè)重于效率的提高、降低成本以及提高穩(wěn)定性方面。另外，柔性DSC電池的開發(fā)是近年的一個(gè)研究熱點(diǎn)。它是將電極材料制作到可彎曲的樹脂等高分子塑料導(dǎo)電基板上，得到的電池具有可彎曲，重量輕，隨身攜帶方便等特點(diǎn)，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，目前柔性DSC電池的光電轉(zhuǎn)化比最高可達(dá)6%。但本項(xiàng)目所研究的花色素柔性DSC電池在國內(nèi)尚未有科研工作者深入研究，是一種創(chuàng)新的研究思路。 我國中科院物理所對固態(tài)納米晶太陽能電池的各組成部分(包括納米薄膜、染料、電解質(zhì)及對電極等)進(jìn)行全面的分析和優(yōu)化，制備大比表面、高孔隙率的納晶二氧化鈦薄膜、寬光譜響應(yīng)的有機(jī)染料、高離子傳導(dǎo)和電導(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì)以及低載鉑量高活性的對電極。此外，對電池的制備組裝工藝也進(jìn)行全面的研究，為大面積電池的制備和工業(yè)化生產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。其中，組裝的小面積固態(tài)納晶電池的效率達(dá)到5.48%的國際先進(jìn)水平。此外，北京大學(xué)化學(xué)系、中國科學(xué)院理化技術(shù)所、清華大學(xué)、南開大學(xué)、華僑大學(xué)等在DSC領(lǐng)域也有較好的研究基礎(chǔ)和研究進(jìn)展。
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