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王鹏:染料敏化太阳电池的新进展
中国发展门户网 www.chinagate.com.cn  2009 年 05 月 21 日 
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(节选)

中国科学院长春应用化学研究所王鹏研究员在《2009科学发展报告》上发表了题为“染料敏化太阳电池的新进展”的文章,对染料敏化太阳电池的工作原理、面临的问题及发展趋势进行了较为详细的介绍。

文章首先介绍了染料敏化太阳电池的工作原理,染料敏化太阳电池的工作机理类似于光合作用,其中的光敏染料,相当于树叶中的叶绿素,当光照射时,产生光生电子,电子在纳米二氧化钛薄膜中传输,被集流器收集,并输出到外电路做功。

文章接着分析了染料敏化太阳电池面临的问题及发展趋势。染料敏化太阳电池是目前唯一高效的模仿仿植物光合作用的太阳电池。目前国际上面临的两个重大问题是氧化还原电解质和光敏染料,而中国科学家在解决这两个问题上取得了突出成就。

第一个问题是氧化还原电解质,目前的高效电池均使用高挥发、高毒性的乙腈电解质,大大阻碍了其实用化进程。不挥发的室温离子液体为解决该问题提供了一种重要方案。作者给出了解决途径:即通过将多种固体盐混合来实现体系固液相变时熵增,从而获得室温离子液体。并认为将来发展趋势是从挥发性电解质到低挥发和非挥发性电解质。

第二个问题是光敏染料,目前国内外使用的主流染料为多吡啶钌配合物,热稳定性都较差。2008年中国科学家开发的中国品牌染料C101是目前国际上报道的染料敏化太阳电池的最高效率。另一个解决途径是全有机染料,通过降低染料在高极性电解质中的溶解度,来避免器件长期操作过程中有机染料从半导体纳米晶表面脱附,从而提供基于全有机染料的器件的稳定性。作者认为将来的发展趋势是从昂贵的钌染料到廉价的有机染料。

来源: 中国发展门户网

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