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“紧身层”让太阳能电池更高效空穴

 

最新研讨让染料敏化太阳能电池越发高效。

图片来源:ROLAND HERZOG, EPFL

想象一下永久不必再为你的手机、电子浏览器或许平板电脑充电。研讨职员陈诉称,他们研制的太阳能电池可哄骗存在于修建物外部和阴天室外的低强度漫射光发电,而且事情效力创下纪录。这些电池有一天或能催生不消插上电源便能连续为一些小配件充电的装备罩。

漫射光太阳能电池并非新闹事物,但最好的电池依附于低廉的半导体。1991年,瑞士联邦理工学院化学家Michael Graetzel发现了所谓的染料敏化太阳能电池(DSSC)。其在昏暗的光线下体现最好,而且比尺度的半导体组件更自制。然而,在阳光充沛的前提下,最好的DSSC仅能将太阳光中14%的能量转化成电力,而尺度太阳能电池可到达24%摆布。这次要是由于能量来得太快,以至于DSSC处置惩罚不外来。当能量以较慢的速率到来时,好比在低强度室内光线下,Graetzel的DSSC可将其排汇的28%的光能转化成电力。

DSSC仍领有两个网络负电荷和正电荷的电极。但在中央,它们领有一种凡是是二氧化钛(TiO2)颗粒调集体的差别电子导体,而不只仅是硅。不外,TiO2是一种很弱的光排汇剂。为此,研讨职员在这些颗粒外貌涂上可作为超强光排汇剂的无机染料分子。被排汇的光子引发了这些染料分子上的电子和空穴,就像在硅中一样。染料当即将被引发的电子“移交给”TiO2颗粒,而电子会沿着它们疾速挪动到正极。与此同时,空穴被倾倒进一种名为电解液的导电液体中。在那里,它们不停渗入渗出并进入带负电荷的电极。

DSSC的问题在于空穴无奈很是迅速地穿过电解液。是以,它们每每在染料和TiO2颗粒相近聚集。要是被引发的电子终极撞入空穴,它们便汇合并,孕育发生热量而非电力。

为解决这一问题,研讨职员测验考试让电解液变薄,从而使空穴毋庸穿行很远,便能达到目的地。不外,这些薄层中的任何缺陷城市招致装备受到致命冲击,而且粉碎失整个太阳能电池。此刻,Graetzel和共事提出了一种可能的解决方案。他们设计了一种染料和空穴导电分子的组合物。它能使本身牢牢包裹在TiO2颗粒四周,从而创立没有任何缺陷的紧身层。这象征着迟缓挪动的空穴在达到负极前穿行的间隔变小。研讨职员在《焦耳》杂志上陈诉称,紧身层将DSSC的漫射光效力进步到32%——靠近实践上的最年夜值。(宗华)

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