電化學太陽電池

隨着工業的迅猛發展和世界人口的劇烈增長，環境污染日益嚴重，人類開始意識到開發新能源的需要。於是，太陽能作為新能源成為人們的首要選擇。太陽能作為一種可再生能源，有取之不盡、功率巨大、使用安全等優點，因此，太陽能的開發利用引起了人類的重視，而太陽能電池是開發利用太陽能最有效的方法之一，太陽能電池也就由此產生。作為太陽能電池之一的電化學太陽電池引起獨特的優勢，此該類太陽能電池近年來發展較快。 ^[1] 

電化學太陽能電池的基礎是光伏效應和電化學過程同時在半導體/電解液界面上發生,即所説的光電化學效應。

一般認為,產生這種效應的半導體/液體界面(即液體結)基本類似於半導體/金屬結,形成肖特基勢壘。液結太陽能電池主要由透明導電基片、多孔納米晶二氧化欽薄膜、敏化劑、電解質溶液和透明對電極組成。當液結太陽能電池工作時，光陽極上的敏化劑(S)受光子的激發向半導體的導帶釋放電子，從而產生載流子;陰極從外電路中獲得電子;電解質中的氧化還原可逆電對，例如I^-/I₂則通過氧化還原反應使陽極和陰極上的電子轉移得以連續進行，週而復始地進行激發/氧化/還原這個循環，持續的光電流就由此產生。 ^[1] 

電化學太陽能電池是根據光生伏特原理，將太陽能直接轉換成電能的一種半導體光電器件，是伴隨着半導體電化學發展起來的一個嶄新的科學研究領域。特別是隨着納米半導體的發展，電化學太陽能電池成為研究熱點。與其它類型太陽能電池相比，電化學太陽能電池不僅製作工藝簡單、成本低及性能穩定，而且具有很好的發展前景。

它具有如下特點:低成本、長壽命、清潔性、安全性、廣泛性、免維護性、實用性,資源的充足性、潛在的經濟性、不存在兩相接觸的固相晶格不匹配、載流子在界面的複合速度低、光電轉換效率高等。 ^[2] 

綜上所述,電化學太陽能電池有以下特點:

(1)使用多晶材料也可有較高的能量轉換效率;

(2)半導體/液體結容易形成,只要半導體插人電解液即可形成結,且接觸緊密,均勻穩定,易於利用各種形式的多晶材料;

(3)可採用三電極設計自身解決貯能問題。這些特點對大幅度降低成本都是有利的。

但是由於使用液體電解質,也帶來諸如半導體(特別是窄帶隙半導體)電極的光電化學腐蝕,電解液的穩定性以及密封等一系列問題,而為解決這些問題所付出的代價必然會不同程度地抵銷其自身優點所帶來的益處。儘管如此,電化學太陽能電池的研究,作為有效利用太陽能的新嘗試,仍具有誘人的前景,近年來很受重視,進展速度很快。儘管還有不少間題尚待解決,但隨着固體物理學、半導體材料科學和電化學等的不斷進展,這類電池達到實際使用水平也許為時不會太久。毫無疑義,電化學太陽能電池研究的不斷深人和成功,也必將促進光電化學這門嶄新的邊緣學科向更成熟的階段發展。 ^[3]