PIN NHẠY QUANG (DSSC)

PIN NHẠY QUANG
(DYE - SENSITIZED SOLAR CELLS)
HVTH: PHẠM PHƯỚC HÀO
GVHD: PGS. TS NGUYỄN NGỌC HẠNH
5/2015
NỘI DUNG
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
2. NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
3. PIN MẶT TRỜI NHẠY QUANG
4. ỨNG DỤNG
5. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
2
ĐẶT VẤN ĐỀ
Sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng!
3
PIN MẶT TRỜI
4
PIN MẶT TRỜI
5
PIN MẶT TRỜI
NHẠY QUANG
6
1839 – Alexandra
Edmond Becquerel
HIỆU SUẤT ~ 1%
1972
ZnO
TiO2
HIỆU SUẤT ~ 7%

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN
7
LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN
8
SƠ ĐỒ CẤU TẠO & NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
SƠ ĐỒ CẤU TẠO TỔNG QUÁT
9
SƠ ĐỒ CẤU TẠO & NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
10
CHUỖI CHUYỂN ĐIỆN TỬ
S + hv = S* (trạng thái kích thích)
S+ + 3/2I- = S + 1/2I3- (tái sinh S)
1/2I3- + e- = 3/2I- (phản ứng bù)
S* (TiO2)= e-TiO2 + S+
11
THÀNH PHẦN CHÍNH
LỚP NỀN
In – SnO2, ITO F – SnO2, FTO
Lớp nền Độ truyền suốt Độ dẫn (Ohm/sq) Độ dày (mm)
ITO > 85% 5 1.1
ITO 85% 4.5 1.1
FTO 84% <7 3
Tính chất của lớp nền sử dụng trong thương mại
12
ANODE
-
Thế hệ cũ: Si, Ga-As hay Cd-S -> hiệu suất thấp, ăn
mòn quang hóa
-

Thế hệ mới: TiO2, ZnO, SnO2 -> giải quyết vấn đề ăn
mòn, tăng hiệu quả quá trình vận chuyển điện tử
-
Điển hình: TiO2 bền hóa học, không độc hại, sẵn có
THÀNH PHẦN CHÍNH
13
CHẤT NHẠY QUANG
THÀNH PHẦN CHÍNH
Ru
N
N
C
C
S
S
COOTBA
COOH
TBAOOC
HOOC
Thường sử dụng là các phức của Ruthenium và
Osmium
Vai trò: hấp thu photon và chuyển hóa thành
năng lượng dựa trên hiệu ứng quang điện
14
CHẤT NHẠY QUANG
THÀNH PHẦN CHÍNH
Các chất nhạy quang thông dụng: N3, N719,
N749, Z907,…
15
CHẤT ĐIỆN LI

THÀNH PHẦN CHÍNH
Vai trò quan trọng trong vận chuyển điện tử
Tính chất:
- Độ nhớt thấp
- Nhiệt độ sôi cao
- Hệ số điện môi lớn
- Trơ hóa học
Sử dụng:
- dạng lỏng (I-/ I3- trong Acetonitrile,…)???
- dạng rắn (bán dẫn, polymer, muối vô cơ)
- dạng giả rắn (quasi-solid state),…
16
CATHODE
THÀNH PHẦN CHÍNH
Vai trò cân bằng điện tích: phản ứng khử của
cặp oxi hóa – khử, làm môi trường tái tạo chất
nhạy quang, dẫn dòng điện
Vật liệu: Pt, graphite, carbon hoạt tính, carbon
nanotubes,…
17
ƯU ĐIỂM
Hiệu quả chuyển đổi năng lượng cao, nhất là ở vùng nhiệt độ cao
Giá thành rẻ, dễ vận hành (hơn so với pin Silic)
18
Có thể hoạt động tốt trong vùng có cường độ ánh sáng thấp
Lớp dẫn mỏng nên tín hiệu ánh sáng dễ dàn truyền qua là cho
hiệu quả tăng đáng kể
ƯU ĐIỂM
19
Nhạy nhiệt nên không hoạt động ổn định ở nhiệt độ thấp

Tính kết dính kém ở vùng nhiệt độ cao.
NHƯỢC ĐIỂM
20
An toàn khi sử dụng các dung môi hữu cơ dễ bay hơi
Giá thành cao khi ở qui mô lớn
Dung dịch chất điện li kém ổn định (bay hơi, ảnh hưởng
nhiệt độ, rò rỉ…) => hạn chế khi tạo dạng module
NHƯỢC ĐIỂM
21
ỨNG DỤNG
“NGÔI NHÀ MẶT TRỜI” (SOLAR HOUSE)
Sử dụng nguồn năng lượng từ các tấm pin mặt trời đặt trên máy
nhà, chuyển quang năng trực tiếp thành điện năng
=> Đây có thể sẽ là hình mẫu sử dụng năng lượng của tương lai
22
ỨNG DỤNG
CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG CHO VÙNG ĐẢO XA/ NÚI CAO
VD: hiện nay trên quần đảo Hoàng Sa có tới hơn 4000 tấm pin
mặt trời được sử dụng để cung cấp điện cho sinh hoạt của cư
dân trên các đảo
(Số liệu tham khảo của Báo Tiền Phong)
23
NGUỒN ĐIỆN DI ĐỘNG
ỨNG DỤNG
24