鹵素可使太陽能電池的性能提高25％

不列顛哥倫比亞大學(xué)和北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的新研究表明，在染料敏化太陽能電池中使用鹵素 - 一類包括氟化物，溴，氯和碘的元素 - 可以將轉(zhuǎn)換效率提高25分。這一發(fā)現(xiàn)可為改進(jìn)太陽能電池設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

“染料敏化太陽能電池是一種用于城市應(yīng)用的有前景的先進(jìn)太陽能電池，但由于轉(zhuǎn)換率在7%至14%之間，因此還有很大的改進(jìn)空間，”主要作者，弗雷澤帕拉蘭說，他是一名研究生。 UBC的化學(xué)。“這是第一個直接證明鹵素及其與其他分子形成的鍵可能是提高染料敏化太陽能電池性能的關(guān)鍵因素。”

染料敏化太陽能電池由電解質(zhì)，兩個電極和涂有光吸收染料的薄半導(dǎo)體膜組成。當(dāng)光照射到染料上時，它將電子釋放到半導(dǎo)體中并從那里釋放到電極，產(chǎn)生電流。

為了使電池正常工作，電解質(zhì)必須用電子不斷快速地再補(bǔ)給染料。研究人員發(fā)現(xiàn)鹵素的存在加速了這種電子轉(zhuǎn)移。他們用含有氟，溴，氯或碘的四種不同染料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并在同步加速器上使用X射線吸收光譜技術(shù)來觀察該過程。

“Halogens并不是太陽能電池研究的焦點(diǎn)。它們形成非常弱的瞬態(tài)鍵，存在時間不到10微秒，它們通常只占太陽能電池中所有原子的一小部分。我們是很高興證明這些債券可以在太陽能轉(zhuǎn)換方面產(chǎn)生如此顯著的差異，“UBC的化學(xué)和化學(xué)和生物工程教授Curtis Berlinguette說道。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，鹵素越大，染料再供給電子的能力越強(qiáng)。含有碘的染料(其半徑大于氟的兩倍)通過電解質(zhì)再生幾乎快三倍。

“總的來說，這些發(fā)現(xiàn)可以幫助我們微調(diào)染料敏化太陽能電池中的相互作用，從而優(yōu)化其性能。這可以為尋求廉價高效的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)開辟新的探索途徑，”Berlinguette補(bǔ)充道。