离子导电聚合物可提高太阳能电池的能效和寿命

由于斯德哥尔摩KTH皇家技术学院的最新研究，染料敏化太阳能电池很快将在能源效率和耐用性/寿命方面大幅度提高。这些改进归功于发现了一种以前未知的基于准聚合物的准液体电解质，这种电解质可显着提高染料敏化太阳能电池的电压和电流，同时降低其电极之间的电阻。

新发现强调了在染料敏化太阳能电池（DSSC）中加快氧化电解质运动的优势/可能性-留下了通过类似手段进一步改进的可能性。

“我们现在有明确的证据表明，通过将离子导电聚合物添加到太阳能电池的钴氧化还原电解质中，可以大大增强氧化电解质的传输，” KTH光化学助理教授James Gardner说。“快速运输将太阳能电池效率提高了20％。”

染料敏化太阳能电池板在化学科学与工程学院的实验室中进行了测试。在KTH皇家理工学院进行的研究结果可以大大改善染料敏化太阳能光伏电池。大卫·卡拉汉

KTH皇家理工学院的新闻稿有更多内容：

染料敏化太阳能电池吸收光子并将电子注入到透明半导体的导带中。该阳极实际上是一个带有高度多孔的二氧化钛薄层的板，该二氧化钛被吸收可见光的染料敏化。半导体中的电子通过阳极扩散，进入外部电路。

在电解质中，钴配合物氧化还原穿梭充当催化剂，在阳极和阴极之间提供内部电连续性。当染料释放电子并被二氧化钛氧化时，电解质会提供电子以补充不足。这会“重置”染料分子，使其还原为原始状态。结果，电解质被氧化并且电子不足，并向阴极迁移以恢复其缺失的电子。通过电路迁移的电子在到达阴极时会与钴配合物的氧化形式重新结合。

在最高效的太阳能电池中，离子的这种传输依赖于乙腈（一种低粘度的挥发性有机溶剂）。但是，为了构建稳定的，商业上可行的太阳能电池，通常使用甲氧基丙腈作为溶剂，而是使用低挥发性溶剂。问题在于，尽管甲氧基丙腈更稳定，但比乙腈更粘，并且阻碍了离子的流动。

但是随着新的准液体，基于聚合物的电解质（在3-甲氧基丙腈溶剂中包含Co3 + / Co2 +氧化还原介体）的引入，研究团队克服了粘度问题。同时，将离子导电聚合物添加到电解质中保持其低挥发性。这使得钴配合物的氧化形式可以到达阴极，并更快地被还原。

而且，这种传输发生得越快，钴络合物与半导体阳极中的电子发生反应的可能性就越小，从而导致它们与阴极上的电子发生反应。这降低了电阻，并且增加了染料敏化太阳能电池中的电压和电流。

这项新研究刚刚发表在皇家化学学会的期刊《物理化学化学物理学》上。