一种新染料震撼了太阳能电池

时间：2021-06-07 16:08:52 来源：

EPFL 科学家开发了一种用于太阳能电池的新型染料，该染料可实现高功率转换效率，同时制造简单且成本低廉。这种染料在弱光条件下也能发挥出色的作用，这对于自供电和低功耗设备来说至关重要。

一种新染料震撼了太阳能电池

1991 年，EPFL 的科学家 Brian O'Regan 和 Michael Grätzel 发表了一篇开创性论文，描述了一种新型太阳能电池：染料敏化太阳能电池 (DSSC)，也称为“Grätzel 电池”。DSSC 建造简单、成本低廉，同时具有灵活性和多功能性，已经以数兆瓦的规模制造，在光伏市场中占据重要份额，目前光伏市场提供了全球近 3% 的电力，在减少碳的竞赛中处于有利地位排放。

现在，EPFL 基础科学学院 Grätzel 实验室的两名博士生 Dan Zhang 和 Marko Stojanovic 领导开发了一种用于 DSSC 的简单染料，称为 MS5。在设备中，这种新的敏化剂既可以用作单一染料，也可以产生 1.24 伏的开路电压(太阳能电池在充足阳光下可以达到的最大电压)，或者与商业染料一起用作共敏剂XY1b，并实现 13.5% 的电源转换效率。两者都是 DSSC 领域中的佼佼者。

这项工作发表在《自然通讯》上。

该团队将这种新染料与另一种编码为 XY1b 的有机敏化剂结合使用。除了从太阳能发射的蓝色和黄色域吸收光子外，这种串联中的新染料的作用是通过延缓光产生的电荷载流子的复合来提高器件的电压输出。这种名为 MS5 的光敏剂与铜 (II/I) 电解质一起使用，使 DSSC 实现了令人印象深刻的效率。

“我们的工作构成了 DSSC 工作的重要突破，尤其是染料设计，”Michael Grätzel 说。“它表明，通过对敏化剂分子结构进行明智的分子工程，使用相对简单的染料可以实现高性能。”

在环境光条件下进行测试，该染料表现出令人印象深刻的性能，这对于光伏在阴天条件下有效或室内应用为应用的电子设备(例如物联网)提供动力至关重要。最后但并非最不重要的一点是，使用研究人员在他们的论文中描述的一步程序，MS5 很容易合成到克级。

“我们的结果不仅进一步推动了染料敏化太阳能电池领域，而且展示了 EPFL 在该领域的领先专业知识，”Marko Stojanovic 说。

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