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[科普知識]能源裝備熱詞：染料敏化太陽能電池
關鍵詞： 太陽能電池 敏化 染料 能源 電極 納米二氧化鈦 正離子 還原劑 激發態 電解質溶液
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染料敏化太陽電池主要是模仿光合作用原理，具有類似三明治的結構，將納米二氧化鈦燒結在導電玻璃上，再將光敏染料鑲嵌在多孔納米二氧化鈦表面形成工作電極，在工作電極和對電極之間是含有氧化還原物質對的液體電解質，它浸入納米二氧化鈦的孔穴與光敏染料接觸。在入射光的照射下，鑲嵌在納米二氧化鈦表面的光敏染料吸收光子，躍遷到激發態，然后向二氧化鈦的導帶注入電子，染料成為氧化鈦的正離子，電子通過外電路形成電流到對電極，染料正離子接受電解質溶液中還原劑的電子，還原為最初染料，而電解質中的氧化劑擴散到對電極得到電子而使還原劑得到再生，形成一個完整的循環，在整個過程中，表觀上化學物質沒有發生變化，而光能轉化成了電能。
早在1976年，日本就開展了染料敏化太陽能電池的相關研究，近10年來，美國、中國臺灣、德國等國家和地區也相繼持續投入染料敏化太陽能電池的研究，有的實驗室效率已經超過了11%。這種電池的突出優點是高效率、低成本、制備簡單，因此有望成為傳統硅基太陽能電池的有力競爭者。
（國家能源局）