不列顛哥倫比亞大學(xué)和北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的最新研究表明，在染料敏化太陽能電池中使用鹵素(包括氟化物，溴，氯和碘的一類元素)可使轉(zhuǎn)化效率提高25%。分。這一發(fā)現(xiàn)可能為改進(jìn)太陽能電池設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

“染料敏化太陽能電池是一種適用于城市應(yīng)用的有前途的先進(jìn)太陽能電池，但鑒于轉(zhuǎn)化率介于7%至14%之間，仍有很大的改進(jìn)空間，”該研究的主要作者Fraser Parlane說。 UBC化學(xué)。“這是第一個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能電池性能的關(guān)鍵因素。”

染料敏化太陽能電池由電解質(zhì)，兩個電極和涂有吸光染料的半導(dǎo)體薄膜組成。當(dāng)光照射到染料上時，它會將電子釋放到半導(dǎo)體中，再從那里釋放到電極中，從而產(chǎn)生電流。

為了使電池正常工作，電解質(zhì)必須不斷且快速地為染料補充電子。研究人員發(fā)現(xiàn)鹵素的存在加速了這種電子轉(zhuǎn)移。他們用四種不同的含氟，溴，氯或碘的染料進(jìn)行了實驗，并在同步加速器中使用了X射線吸收光譜技術(shù)觀察了這一過程。

“鹵素并不是許多太陽能電池研究的重點。它們形成的非常弱的瞬態(tài)鍵存在不到10微秒，它們通常僅占太陽能電池中所有原子的一小部分。激動地證明這些鍵可以在太陽能轉(zhuǎn)換中發(fā)揮如此重要的作用，”負(fù)責(zé)這項工作的UBC化學(xué)，化學(xué)和生物工程教授柯蒂斯·柏林格特說。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，鹵素越大，染料被電子重新補充的效果就越好。含碘的染料的半徑是氟半徑的兩倍多，被電解質(zhì)再生的速度幾乎快三倍。

Berlinguette補充說：“總而言之，這些發(fā)現(xiàn)可以幫助我們微調(diào)染料敏化太陽能電池中的相互作用，以優(yōu)化其性能。這可以為尋求廉價，高效的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)開辟新的探索途徑。”