新染料能大幅提高太阳能电池能效

 

据美国物理学家组织网12月13日报道，美国北卡罗莱纳州立大学的科学家最近发明了一种新型“敏化剂”染料，其能捕获更多的环境光和太阳光，性能胜过目前市场上的染料敏化太阳能电池(DSSC)使用的染料，有望大幅改进太阳能电池的性能并让其他从光线获取能源的技术受益。

 

领导该研究的北卡罗莱纳州立大学纺织工程、化学和科学系助理教授艾哈迈德·埃尔-沙飞博士表示：“一家第三方太阳能公司将我们的新染料北卡罗莱纳州立大学10号与目前市场上最先进的染料进行了对比，结果新染料的能量密度要高出14%以上。也就是说，北卡罗莱纳州立大学10号使我们能从等量的太阳光那儿获取更多的能量。”

 

染料敏化太阳能电池由廉价且环保的材料——包括染料、电解质和牙膏中使用的白色成分二氧化钛（TiO2）制成。染料敏化太阳能电池通过吸收光子或入射光（或直接照射在表面上的光）发出的离散光子束以在电池内的纳米多孔半导体（诸如二氧化钛）内制造出自由电子来工作。这些电子会转移到外部电路从而产生电流。由于入射光的角度对太阳能电池的性能毫无影响，而且，这种电池也能高度响应低水平的照明条件，因此，在漫射的光照下、在阴天或雨天里以及在室内环境光线等条件下，这种染料敏化太阳能电池的效率都比传统的硅基光伏电池高20%至40%，这使染料敏化太阳能电池成为一种独特的光伏产品。

 

染料敏化太阳能电池的应用范围非常广泛。在室内，其可为手机、笔记本电脑和MP3播放器提供电力，只需使用环境光线就可。而在户外，它们可以用于传统的太阳能电池阵列中，或用于先进的建筑一体化产品（窗户、外墙和天窗等）中。 研究人员表示，新染料可显著提高染料敏化太阳能电池的效率。另外，与目前市场上最先进的染料相比，北卡罗莱纳州立大学10号能在较低的染料浓度下吸收更多光子，因此，能被用于制备更高效的太阳能电池，用于窗户和外墙上，同时可让窗户高度透明。