鹵素可使太陽(yáng)能電池的性能提高25％

不列顛哥倫比亞大學(xué)和北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校的新研究表明，在染料敏化太陽(yáng)能電池中使用鹵素 - 一類(lèi)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(yáng)能電池設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

“染料敏化太陽(yáng)能電池是一種用于城市應(yīng)用的有前景的先進(jìn)太陽(yáng)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(shuō)，他是一名研究生。 UBC的化學(xué)。“這是第一個(gè)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(yáng)能電池性能的關(guān)鍵因素。”

染料敏化太陽(yáng)能電池由電解質(zhì)，兩個(gè)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(shí)，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(lái)觀察該過(guò)程。

“Halogens并不是太陽(yáng)能電池研究的焦點(diǎn)。它們形成非常弱的瞬態(tài)鍵，存在時(shí)間不到10微秒，它們通常只占太陽(yáng)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(yáng)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(shuō)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(guò)電解質(zhì)再生幾乎快三倍。

“總的來(lái)說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)可以幫助我們微調(diào)染料敏化太陽(yáng)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(jià)高效的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)開(kāi)辟新的探索途徑，”Berlinguette補(bǔ)充道。