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关于染料敏化太阳能电池能源转换效率首次超过

录入时间:2019/8/12 作者/来源:森源光伏网
京都大学集成电池材料科学研究所的研究人员通过调整和优化结构,提高了染料敏化太阳能电池*1的太阳能转换效率。在美国化学学会杂志(JACS)发布的一份报告中,研究小组说,通过一系列适当的修改和分子设计,他们开创了新的太阳能电池技术,以达到染料敏化太阳能的最高能量转换效率(10.7%)。细胞转化率首次超过10%。
 
目前流行的染料敏化太阳能电池是由多孔二氧化钛分子染料包覆而成。当太阳光被吸收时,染料分子受太阳光照射后由基态转变为激发态,然后由染料分子和二氧化钛组成的异质结能带结构将激发态染料分子中的电子转移到传导态。钕在半导体二氧化钛的阳极上完成电池的充电和供电。然后,电子扩散到导电基底,流入外部电路。外部电路使用后,电子流到阴极,使恢复到还原状态的电解质重新生成氧化钛的染料分子,完成电池循环。由于其重量轻、密度低,这些染料敏化电池作为当前屋顶太阳能电池板的替代品具有相当大的工业吸引力。
 
然而,有许多方法来组织太阳能电池。其中,加入卟啉2的芳香环是最有吸引力的敏化剂,因为它们能吸收太阳发出的红光。然而,这种方法有其缺点:受激电子很容易重组和消失,寿命很短,这使得能量转换非常困难。为了提高转化效率,研究小组尝试了与卟啉融合的亚甲基桥接材料。他们认为,通过抑制电子-空穴对复合和增强能量转换,可以克服这种方法的缺点。在新型染料分子DFZNP IPR的帮助下,该团队确实实现了比先前报道的更高的转化效率。这项新的研究将使芳香族卟啉敏化剂在高性能太阳能电池中的应用恢复。
 
“人们越来越重视化石燃料的使用和环境保护,迫使我们更加努力地改善可持续能源使用系统。我们的研究工作有效地提高了低密度太阳能技术的转化效率,希望这将有助于进一步探索高性能染料敏化太阳能电池的芳香族熔卟啉敏化剂。”要解决这个问题并不容易,”京都大学材料细胞集成系统研究所(ICEMS)的金厚波说。
图  一种能提高太阳能电池效率的新型分子染料
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