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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 新能源材料 » 弱弱问一句，为什么染料敏化太阳能电池非得用半导体薄膜？
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huhai725

金虫 (正式写手)

[求助] 弱弱问一句，为什么染料敏化太阳能电池非得用半导体薄膜？

小弟最近刚接触DSSC，有些问题没弄明白，请各位前辈指教！

DSSC中，染料的作用是被光激发，产生电子，从而注入吸附它的半导体。而半导体的作用一是吸附染料、二是实现电子的传输！既然这样，多孔的金属薄膜也是可以吸附染料分子、能更好的实现电子传输，那么理论上用多孔金属薄膜替代半导体薄膜吸附一种与之能及匹配的染料组成DSSC是可行的吗？

谢谢！
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1楼 2012-08-24 21:40:29
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

carahardwork

金虫 (小有名气)
引用回帖:
21楼: Originally posted by sduzph at 2012-09-03 22:36:02
请问一下石墨烯为什么不能与染料相互作用呀？据我所知，他们之间可以有很好的P-P,或者静电吸引力或者氢键。...

与染料的相互作用并不仅仅是pp堆积就可以的。这里面得有化学键的作用，电子云的重叠，才能使电子顺利传输。并且要求是电子受体与染料分子的羧基结合，在LUMO状态下可以吸收电子，而不是与染料中的p结构作用。比如氧化钛，钛可以和羧基配位，氧化钛上面的羟基可以和羧基形成酯键。另外石墨烯是个疏水结构，很难吸附染料。
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22楼2012-09-05 23:05:30
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fixpog

新虫 (小有名气)
学习了，太多东西不懂了！
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23楼2012-09-29 19:56:41
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carahardwork

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
huhai725: 金币+10, ★★★★★最佳答案, 谢谢！ 2012-08-26 10:15:54
蒋青松: 金币+1, 鼓励交流 2012-08-27 07:56:26
引用回帖:
6楼: Originally posted by huhai725 at 2012-08-25 10:16:38
ps：金属到底是理论上行不通呢？还是现在还没有这个技术（没开发出合适的染料、合适的纳米多孔薄膜、合适的工艺之类的）？...

我觉得就是理论上行不通，金属首先能级基本是连续的，电池很容易短路，然后用金属捕获了电子，电子很容易再回到染料的HOMO上，若不叫复合叫back reaction也可以。

不过你若找到一种金属同时具备金属的导电能力，又具有半导体的性质，就可以试试了，比如石墨烯。但是石墨烯又无法很好的和染料相互作用。
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10楼2012-08-25 11:33:45
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普通回帖

某天的天

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
半导体可以产生空穴电子对，通过载流子传输，形成光电响应，产生电流。另外，半导体的禁带宽度要和染料相匹配。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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huhai725
删掉的痕迹，删不掉的记忆
2楼2012-08-25 00:45:04
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carahardwork

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
蒋青松: 金币+1, 鼓励交流 2012-08-25 09:02:58
1. 要能级匹配
2. 必须是半导体，要不复合太大；电池也会短路
3. 半导体要有较好的电荷迁移率及扩散长度
4. 和染料有很好的接触、吸附
5. 自身氧化能力不能太强，要不染料先挂了
。。。
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huhai725
3楼2012-08-25 00:51:05
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huhai725

金虫 (正式写手)
送鲜花一朵
引用回帖:
3楼: Originally posted by carahardwork at 2012-08-25 00:51:05
1. 要能级匹配
2. 必须是半导体，要不复合太大；电池也会短路
3. 半导体要有较好的电荷迁移率及扩散长度
4. 和染料有很好的接触、吸附
5. 自身氧化能力不能太强，要不染料先挂了
。。。

首先谢谢！还想追问一下，针对你提出的第二点，金属多孔材料不存在空穴，也就不存在复合的问题，要是有那么一种合适的染料存在，和所用的金属多孔材料匹配，它也可以传导染料产生的电子啊，不存在短路的问题。我主要是问用金属多孔材料从理论上是否可以应用于DSSC，并不大关心技术上实现的问题！  谢谢！
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4楼2012-08-25 10:03:15
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huhai725

金虫 (正式写手)
送鲜花一朵
引用回帖:
2楼: Originally posted by 某天的天 at 2012-08-25 00:45:04
半导体可以产生空穴电子对，通过载流子传输，形成光电响应，产生电流。另外，半导体的禁带宽度要和染料相匹配。

谢谢！
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5楼2012-08-25 10:03:51
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huhai725

金虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by carahardwork at 2012-08-25 00:51:05
1. 要能级匹配
2. 必须是半导体，要不复合太大；电池也会短路
3. 半导体要有较好的电荷迁移率及扩散长度
4. 和染料有很好的接触、吸附
5. 自身氧化能力不能太强，要不染料先挂了
。。。

ps：金属到底是理论上行不通呢？还是现在还没有这个技术（没开发出合适的染料、合适的纳米多孔薄膜、合适的工艺之类的）？
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6楼2012-08-25 10:16:38
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wangclh

铜虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
蒋青松: 金币+1, 鼓励交流 2012-08-27 07:55:41
三个能想到的理由
金属对入射光有强吸收，能级不匹配，吸附不够强
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7楼2012-08-25 10:37:29
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ujn_cxd

捐助贵宾 (正式写手)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
蒋青松: 金币+1, 鼓励交流 2012-08-26 08:47:58
这个不是你想象的这样的，染料敏化电池里面的半导体材料的能带跟染料以及光谱是对应的，半导体材料能够传输空穴而金属材料不具备这个性能，并且你用金属材料替代的话造成短路电池不就毁了没法工作，还有就是染料对你的金属材料的氧化、腐蚀你怎么解决
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huhai725
8楼2012-08-25 10:42:16
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ujn_cxd

捐助贵宾 (正式写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
4楼: Originally posted by huhai725 at 2012-08-25 10:03:15
首先谢谢！还想追问一下，针对你提出的第二点，金属多孔材料不存在空穴，也就不存在复合的问题，要是有那么一种合适的染料存在，和所用的金属多孔材料匹配，它也可以传导染料产生的电子啊，不存在短路的问题。我主 ...

复合不仅仅是电子空穴的简单复合，还有很多的缺陷什么的都可以是复合中心从而造成电子空穴的复合，对于金属来说功函数基本上不大适合染料的能级结构，在我看来金属多孔材料应该不能应用于染料敏化电池，能应用的话早就开发了，并且今年的染料敏化电池进步还是不小的
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huhai725
9楼2012-08-25 10:46:12
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