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染料敏化太阳电池对电极研究的综述报告
染料敏化太阳电池（DSSC）是利用染料分子吸收光子后产生电荷，通过电解质池将其电荷转移到电极上，最终产生电流的光电转换器件。相较于传统的硅太阳电池，DSSC具有成本低、可塑性好、可通过染料改变吸收光谱等优点，成为新型太阳能电池领域的一项重要研究内容。在DSSC中，电极材料直接影响着太阳能电池的光电转换效率、稳定性以及对于光谱的适应性，因此电极材料的选择和设计是DSSC研究中不可忽视的关键问题。
传统的DSSC电极主要由钛石（TiO2）膜制成，该材料具有广泛的应用基础和较高的电子传输性能。TiO2是典型的n型半导体，可在紫外-可见光区域吸收光子，其中紫外线显著大于可见光。因此，DSSC的太阳能光谱包含了大量的紫外线，这限制了TiO2电极在部分光区域的利用效率。与此同时，在DSSC的工作过程中，电极表面会被电解液腐蚀，导致长期使用下电极的稳定性下降，限制了TiO2的应用。
为了解决这些限制，研究者们提出了多种新型电极材料。其中比较重要的包括了：非晶态TiO2、氧化锌（ZnO）、半导体复合物等。这些新型材料具有更好的光捕获范围、更高的电荷注入效率、更强的化学稳定性、更好的可塑性等特点，相比TiO2具有更高的潜力。
非晶态TiO2是TiO2晶体的非晶化材料，该材料可以得到更好的结晶性，同时保持TiO2的电子传输性能。在非晶态TiO2电极中，由于成分中热稳定性较好的氧元素保持在稳定的晶体结构中，其电子传输贡献增强，可以取得更高的光电转换效率。同时，非晶态TiO2电极对于紫外线的响应效率更高，可以更好地利用DSSC太阳能光谱的紫外线部分。
氧化锌是一种广泛应用于蓝色LED、传感器等领域的重要材料。相比TiO2，氧化锌可在紫外-可见光区域皆具有良好的光吸收性能。其中纳米结构的氧化锌受人关注，在DSSC中作为电极材料时，具有更好的电荷注入效率、更大的比表面积，以及更高的光吸收效率。同时，有化学修饰的氧化锌电极可提供更优异的稳定性，缩短DSSC材料在长期实现中的漏失时间，有益于DSSC光电转换性能的提升。
另一方面，半导体复合物作为新型的电极材料，在DSSC中也被广泛研究。例如，由于CdS和Cu2S的能带结构的互补性，它们组成的复合物可构建p-n结，具有更好的电荷分离和电子传输性能。此外，石墨烯和碳纳米管作为电极材料亦受到了一定程度的关注，这源于它们拓宽了DSSC电极材料设计的可塑性。
总体来看，DSSC电极材料的研究前景非常广阔。除了上述的几种新型电极材料，其他材料也有可能在过程中被广泛研究，以满足DSSC在稳定性、光电转换效率等相关方面的要求。此外，电极改性也是一个重要的方向，通过在电极材料表面修饰或披覆一层新型物质，不仅可以增强DSSC电极材料的功能特性，还可以改善材料的比表面积和稳定性，从而从根本上提高DSSC的光电转换效率。