据我所知,多年来我们没有写过染料敏化太阳能电池。但是我在下面的这篇文章中介绍了染料敏化太阳能电池领域的潜在突破,并认为它可能会让所有人感兴趣。这是完整的文章,来自ResearchSEA:
使用碳纳米管薄膜作为透明电极的染料敏化太阳能电池可节省大量成本
碳纳米管电极。碳纳米管的使用具有明显的成本优势。但是,在较早的设计中(左),碳纳米管通过化学过程(液体中的e-:电子,I3-:离子)降解。现在使用氧化钛薄保护层可以稳定纳米管(右),从而提高这些电池的性能。版权:2011年AIP
太阳能是最有前途的可再生能源之一,但是迄今为止常规太阳能电池的高成本限制了它的普及。为了提高太阳能的竞争力,科学家们转向了染料敏化太阳能电池的开发,这种太阳能电池使用低成本的有机染料和二氧化钛(TiO2)纳米粒子代替昂贵的半导体和稀土元素来吸收阳光。A * STAR材料研究所的黄兆洪及其同事1现在已经通过用碳纳米管代替铟锡氧化物(ITO)(透明电极的标准材料),进一步降低了染料敏化太阳能电池的成本。
典型的染料敏化太阳能电池包括浸在有机染料中的TiO2纳米颗粒多孔层。染料吸收阳光并将能量转换成电能,然后流入TiO2纳米粒子。太阳能电池的朝阳侧通常覆盖有透明电极,该透明电极将电荷载流子带离TiO2并离开太阳能电池。Huang表示:“不幸的是,ITO电极易碎且容易破裂。”“它们也很昂贵,并且可能招致染料敏化太阳能电池总成本的60%。”
Huang和他的团队因此用碳纳米管薄膜代替了ITO电极。碳纳米管具有导电性,几乎是透明的,柔韧性强的,这使它们成为透明电极的理想材料。唯一的缺点是纳米管中的光生电荷载流子可能与染料中的离子复合,从而降低了太阳能电池的功率转换效率。
为了克服这个问题,Huang和他的团队在碳纳米管薄膜和多孔层之间放置了TiO2薄膜。他们发现,具有TiO2薄膜的染料敏化太阳能电池的性能明显优于没有TiO2薄膜的染料敏化太阳能电池。但是,他们还发现,新型染料敏化太阳能电池的太阳能转换效率仅为1.8%,低于使用ITO电极的常规太阳能电池的太阳能转换效率。这是由于碳纳米管膜的较高电阻和降低的光学透明度,这限制了进入电池的阳光量。
Huang说:“我们现在正在研究提高薄膜导电性和透明度的不同方法。”“此外,我们计划用碳纳米管薄膜代替底部的铂电极,以进一步降低染料敏化太阳能电池的成本。”
如果成功的话,结果可能会对染料敏化太阳能电池的成本和稳定性产生重大影响。
从事这项研究的A * STAR附属研究人员来自材料研究与工程研究所和新加坡制造技术研究所
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