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图|染料敏化太阳能电池已经在世界各地的建筑中捕获能量。(ROLANDHERZOG,EPFL)
而DSSCs把发电这件事复杂化提高到另一个档次。它两端依然有收集正负电荷的电极,但是在中间,不再单纯仅仅是硅,而是其他材料,典型的用料是二氧化钛(TiO2)颗粒。二氧化钛并不是好的光吸收材料,研究人员便尝试在颗粒表面涂覆特殊的光吸收材料——有机染料分子。吸收的光子激发这些染料分子的电子和空穴,激发的电子立即转移到二氧化钛颗粒上,再经由二氧化钛颗粒移动到正极。同时,这些空穴转移到电解质(导电液体)中,并最后到达负极。
DSSCs存在的问题是空穴在电解质中移动速度慢,导致空穴往往堆积在染料和二氧化钛颗粒附近,一旦激发的电子一遇到空穴,它俩一碰上,产生的就是热能而不是电能了。
为了解决这个问题,研究人员试过使用薄一点的电解质层,方便空穴以最近的距离到达目的地。但是,电解质薄层的任何一个缺陷都可能导致器件短路,随时一个致命一击就可以让整个太阳能电池崩溃。现在,Graetzel和他的同事们想出了另一个可能的解决方案,他们设计了一种染料和空穴传导分子的组合体,再紧密包裹在二氧化钛颗粒周围,从而形成没有任何缺陷、紧密贴合的层,这就解决了移动速度慢的空穴要走很长一段路才能去到负极这个问题。他们23日在Joule杂志上发表报告称,这种紧密层将DSSCs对漫射光的转换效率提高到32%——接近最高的理论值。
西北大学的化学家MichaelWasielewski说:“这真是一个很不错的进步。”尽管这种新的染料敏化电池对太阳光直射的转换效率仅为13.1%,但他指出,由于对漫射光的转换效率提高了近20%,因此给了人们种下了能找到新方法来提高在全阳光下转换效率的希望。
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