染料光敏化劑

染料光敏化劑

染料光敏化劑是一種對可見光的強吸收從而將體系的光譜回響延伸到可見區的染料。

詞條解釋

在染料敏化半導體太陽能電中,由於一些寬隙的半導體(如TiO2)的禁頻寬度相當於紫外區的能量,因而捕獲太陽光的能力非常差,無法將其直接用於太陽能的轉換。因此人們尋找到一些可以與這些寬隙半導體的導帶和價帶能量匹配的染料,使其吸附在半導體的表面上,利用染料對可見光的強吸收從而將體系的光譜回響延伸到可見區,這種現象就叫做半導體的染料光敏化作用,而具有這種特性的染料就叫做染料光敏化劑,又叫光敏化染料。

主要特點

(1) 能緊密吸附在TiO2表面,要求染料分子中含有羧基羥基等極性基團;
(2) 對可見光的吸收性能好,在整個太陽光光譜範圍內都應有較強的吸收;
(3) 染料分子應該具有比電解質中的氧化還原電對更正的氧化還原電勢;
(4) 染料在長期光照下具有良好的化學穩定性,能夠完成108次循環反應;
(5) 染料的氧化態和激發態要有較高的穩定性;
(6)激發態能級與TiO2導帶能級匹配,激發態的能級高於TiO2導帶能級,保證電子的快速注入;
(7) 染料分子能溶解於與半導體共存的溶劑。

實物舉例

金屬釕(Ru)的聯吡啶配合物系列、金屬鋨(Os)的聯吡啶配合物系列、酞菁和菁類系列、卟啉系列、葉綠素及其衍生物等都可作為光敏化染料。

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