新型染料太陽能電池減少化石燃料依賴

鋰電世界  歐洲科學家研究電子流在有機光敏染料和鈦基材料系統中的情況。研究結果特別有助于提高低成本太陽能電池的效率，有望進行廣泛應用，用于納米技術和清潔能源科學。來源：歐盟納諾索爾項目

染料敏化太陽能電池（DSSCs：Dye-sensitised solar cells）需要沉積薄膜狀光敏染料，就沉積到導電基板上，比一層多孔的二氧化鈦（TiO2：titanium oxide）納米粒子。

染料敏化太陽能電池是一種簡單而具有成本效益的替代技術，可取代傳統的（p-n結）太陽能電池，效率問題一直是一個絆腳石，阻礙著它的廣泛應用。

歐洲研究人員獲得歐盟納諾索爾（Nanosol）項目資金的支持，試圖詳細分析三種新型無金屬有機染料的光伏性能。

具體而言，他們研究了這種染料在溶液中的情況，以及在9種不同形態的摻鈦介孔材料（mesoporous：孔的直徑為2-50納米）中的情況，分別研究了存在和不存在二氧化鈦納米粒子時的情況。

研究自由染料在溶液中的情況表明，重要的是某種狀態的電荷轉移復合物（charge transfer complex）對染料光伏性能的作用，電荷轉移復合物把電荷分配在分子中的給體-受體接口，研究也表明溶劑對效率的作用。

進一步研究染料，在存在常規使用的二氧化鈦納米粒子的情況下，表明有重要的電子動力學存在于飛秒（千萬億分之一秒）尺度，這就可以深入理解有效的電荷分離和太陽能電池的性能。

鈦納米管具有一維結構，也進行了研究，對比二氧化鈦納米粒子，表現出類似的電子動力學。

最后，摻鈦硅介孔篩，也就是另一種一維材料，也進行了評估。雖然在材料本身觀察到存在很好的電子動力學，但是，制成的太陽能電池的表現不佳，原因是低效的染料加載和有限的電子傳輸。

納諾索爾項目的研究人員表征了鈦基材料與一種重要的有機染料的相互作用，這涉及到染料敏化太陽能電池，重點是太陽能電池的效率。

這些研究結果實際上非常有用，未來可設計更高效的染料敏化太陽能電池，促進它們的廣泛應用。這樣的開發具有成本效益，有利于制造商和消費者，而且有助于減少對化石燃料的依賴。