染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell，缩写为DSSC)是基于纳米技术发展起来的一种新型的廉价的薄膜太阳能电池。它是基于由光敏电极和电解质构成的半导体，是一个电气化学系统。染料敏化太阳能电池具有许多吸引人的特征,因为它可以用低廉的材料制成(但实际上它很难摆脱对于贵重金属铂和钌的限制，并且它的液态的电极对于各种天气的适应也是一个严重挑战)，不需要用精细的仪器来制造，这种电池在技术上很有吸引力。而且，其制造过程比以前的电晶体电池要便宜。它可以被制成软片，机械强度大，不需要特别保护就可以防护树枝或者冰雹的撞击。虽然它的能量转换效率比最好的薄膜电池要低，但理论上它们的性价比较高。

目前对染料敏化太阳电池(DSSC)的研究主要集中在二氧化钛薄膜材料、电解液开发、染料分子设计等方面。同时，如何提高光的利用率，从而提高染料敏化太阳电池(DSSC)的光电转换效率一直是该领域的研究热点。

染料敏化太阳电池(DSSC)的工作原理

DSSC 工作原理图（来源于网络）

首先，吸附在纳米TiO₂电极表面的光敏剂分子吸收入射光子通量，并从基态(S)激发到激发态(S^*)。一种类型的光激发导致电子从光敏剂的最高占据分子轨道(HOMO)转移到最低未占分子轨道(LUMO)。随后将激发的电子注入到TiO₂电极的导带中，使光敏剂分子氧化。注入的电子通过TiO₂电极向透明导电氧化物(TCO)涂层电极扩散，并通过外部负载和布线，最终到达反电极。氧化光敏剂在电解液中被I-离子还原，使光敏剂的基态再生，I^-离子被氧化成I₃^-离子。I₃^-离子向反电极扩散，在反电极上还原为I^-离子。总体而言，电力是在没有永久化学转化的情况下产生的。

染料敏化太阳能电池(DSSC)材料是指制造属于薄膜太阳能电池组的低成本太阳能电池的材料。

在染料敏化太阳电池(DSSC)中，光敏剂是影响太阳能电池性能的最重要成分之一，因为光敏剂的选择既决定了DSSC的光响应速度，也将启动初步的光子吸收和后续的电子转移过程。目前除了传统的钌配合物光敏剂外，也对有机染料形式的无金属类似物进行研究开发，同时有机染料光敏剂的光伏性能也在不断提高。

一般能够应用于染料敏化太阳能电池的染料应具备以下几个条件：

1、具有很宽的吸收带，可以吸收尽可能多的太阳光；

2、具有长期的稳定性，能经得起无数次的激发-氧化-还原过程；

3、有很好的吸附性，既能够快速达到吸收平衡，又不易脱落；

4、足够负的激发态氧化还原电势，以保证染料激发态电子注入二氧化钛导带；

5、激发态寿命足够长且有高的电荷传输效率；

6、基态的染料敏化剂不与溶液中的氧化还原对发生作用；

7、在氧化还原过程中势垒相对较低，以便在初级和次级电子转移中的自由能损失最小。

染料敏化太阳能电池(DSSC)材料推荐：