簡介
其主要優勢是：原材料豐富、成本低、工藝技術相對簡單，在大面積工業化生産中具有較大的優勢，同時所有原材料和生産工藝都是無毒、無污染的，部分材料可以得到充分的回收，對保護人類環境具有重要的意義。自從1991年瑞士洛桑高工(EPFL)MGrtzel教授領導的研究小組在該技術上取得突破以來，歐、美、日等發達國家投入大量資金研發。
染料敏化太陽能電池的結構組成
主要由納米多孔半導體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質、對電極和導電基底等幾部分組成。納米多孔半導體薄膜通常為金屬氧化物(TiO2、SnO2、ZnO等)，聚集在有透明導電膜的玻璃闆上作為DSC的負極。對電極作為還原催化劑，通常在帶有透明導電膜的玻璃上鍍上鉑。敏化染料吸附在納米多孔二氧化钛膜面上。正負極間填充的是含有氧化還原電對的電解質，最常用的是I/I。
研究結果表明：隻有非常靠近TiO2表面的敏化劑分子才能順利把電子注入到TiO2導帶中去，多層敏化劑的吸附反而會阻礙電子運輸;染料色激發态壽命很短，必須與電極緊密結合，最好能化學吸附到電極上;染料分子的光譜響應範圍和量子産率是影響DSC的光子俘獲量的關鍵因素。到目前為止，電子在染料敏化二氧化钛納米晶電極中的傳輸機理還不十分清楚，有Weller等的隧穿機理、Lindquist等的擴散模型等，有待于進一步研究。
結構介紹
在格雷策爾和奧勒岡的設計方案中，電池有3個主部分。頂端是以摻氟的二氧化錫（SnO2:F）制成的透明陽極，置于一平闆（一般是玻璃制）背面。這個可傳導平闆背面有一薄層二氧化钛（TiO2），組成一個高度多孔的結構，有着很高的表面面積。TiO2隻吸收一小部分太陽光子（紫外輻射的光子）。這塊平闆置于由光敏的钌-多吡啶染料（亦稱分子感光劑）和溶劑的混合物中。将薄膜在染料溶液中浸濕後，染料薄膜會與TiO2層形成共價鍵。
特點介紹
它可以用低廉的材料制成。實際中已經證明它很難擺脫對于貴重金屬鉑和钌的限制，并且它的液态的電極對于各種天氣的适應也是一個嚴重挑戰），不需要用精細的儀器來制造，這種電池在技術上很有吸引力。而且，其制造過程比以前的電晶體電池要便宜。它可以被制成軟片，機械強度大，不需要特别保護來防止樹枝的撞擊及冰雹。雖然它的能量轉換效率比最好的薄膜電池要低，但理論上它們的性價比已足夠高，在完成市電平價的情況下可以與化石燃料相提并論。經過十幾年時間，染料敏化太陽電池研究在染料、電極、電解質等各方面取得了很大進展。同時在高效率、穩定性、耐久性、等方面還有很大的發展空間。
基本内容
TiO2隻對紫外光敏感，而染料吸附後可以吸收可見光區的能量，從而極大提高了太陽光的利用效率。吸光後激發态的染料産生電子和空穴的分離，電子通過回路中時可以對外接負載供電。這就是“染料敏化太陽能電池”名稱的由來。
發展事記
1839年，Becquerel發現氧化銅或鹵化銀塗在金屬電極上會産生光電現象，證實了光電轉換的可能。1960年代，H.Gerischer，H.Tributsch，Meier及R.Memming發現染料吸附在半導體上并在一定條件下産生電流的現象，成為光電化學電池的重要基礎。
1980年代,光電轉換研究的重點轉向人工模拟光合作用，美國州立Arizona大學的Gust和Moore研究小組成功模拟了光合作用中光電子轉換過程，并取得了一定的成績。Fujihia等将有機多元分子用LB膜組裝成光電二極管，開拓了這方面的工作。
1970年代到90年代，R.Memming，H.Gerischer，Hauffe，H.Tributsh等人大量研究了各種染料敏化劑與半導體納米晶間光敏化作用，研究主要集中在平闆電極上，這類電極隻有表面吸附單層染料，光電轉換效率小于1%。
1991年，GrätzelM.于《Nature》上發表了關于染料敏化納米晶體太陽能電池的文章以較低的成本得到了>7%的光電轉化效率，開辟了太陽能電池發展史上一個嶄新的時代,為利用太陽能提供了一條新的途徑。
1993年, Grätzel M.等人再次研制出光電轉換效率達10%的染料敏化太陽能電池, 已接近傳統的矽光伏電池的水平。
1997年，該電池的光電轉換效率達到了10%-11%，短路電流達到18mA/cm2,開路電壓達到720mV。
1998年，采用固體有機空穴傳輸材料替代液體電解質的全固态Grätzel電池研制成功，其單色光電轉換效率達到33%，從而引起了全世界的關注。
2000年，東芝公司研究人員開發含碘/碘化物的有機融鹽凝膠電解質的準固态染料敏化納米晶太陽能電池，其光電能量轉換率7.3% 。
2001年,澳大利亞STA公司建立了世界上第一個中試規模的DSC工廠。
2002年,STA建立了迄今為止獨一無二的面積為200m2 DSC顯示屋頂,集中 體現了未來工業化的前景。
2003年，日本Kohjiro Hara等人報道了一種多烯染料敏化納米太陽能電池，其光電能量轉換率達6.8%。
2003年，Grätzel小組報道了以兩性分子染料與多孔聚合物電解質組裝的準固态納米晶太陽電池，在AM1.5模拟太陽光下光電轉換率高于6%。
2009年，中國科學院長春應用化學研究所王鵬課題組研制的電池的效能為9.8%。染料敏化太陽能電池的發明者、瑞士洛桑聯邦理工學院的化學教授邁克爾·格拉特茲勒說：“10年前，我們認為我們不會得到超過1%的結果。現在卻得到了9.8%的高能效。”
目前，DSSCs的光電轉化效率已能穩定在10%以上，據推算壽命能達15～20年，且其制造成本僅為矽太陽能電池的1/5～1/10
2011年，Michael Grätzel等人宣布制成了光電效率為12.3%的電池，這打破了染料電池光電效率的最高紀錄。
2014年，Michael Grätzel課題組再次刷新染料敏化太陽能電池效率，最終達到13%。
産業介紹
目前全世界宣稱投入者衆多，但迄今無産業尚未發展完整；即便目前實驗室效率達15%在生産上仍有不少限制與突破點需克服；台灣DSSC産業鍊完整，永光、長興、台塑、福盈及造能科技布局産業上下遊完整。
繼多晶矽及薄膜太陽能電池之後，第三代太陽能電池産品——染料敏化太陽能電池産業化開發取得突破。上周河北漢光重工有限責任公司透露，該公司承擔的國内首個染料敏化太陽能電池産業化項目攻克了光電材料、單元封裝、組件封裝等難關，把電池從2×2平方厘米、5×5平方厘米、15×15平方厘米，做到了80×72平方厘米。經檢測，這種大面積的染料敏化太陽能電池的技術指标及穩定性均達到了産業化要求。
