中科院化学所在染料敏化太阳能电池研究领域取得新进展

染料敏化太阳电池因其材料来源广泛、成本低廉、光电转化效率高而受到广泛关注。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学所新材料实验室相关研究人员在染料敏化太阳能电池相关研究方面取得了一系列进展。

染料是染料敏化太阳电池中的关键组成成分。新材料实验室研究人员通过材料结构设计和合成，在联吡啶钌染料（Inorg. Chimica. Acta., 2008, 361, 783-785；Chem. Commun., 2006, 2460-2462）、有机染料（Chem. Asian J.,2010, 5, 1911-1917；Dyes and Pigments, 2010, 87, 249-256；Chem. Commun., 2009, 2201-2203）以及无机量子点（Chem.Commun., 2011, 47, 6461-6463）等研究方面取得重要进展。为解决电解质的腐蚀性和液体泄漏对电池长期工作稳定性的影响，他们在基于聚3-己基噻吩空穴传输材料的固态染料敏化太阳电池研究方面开展了研究。研究结果分别发表在Adv. Funct. Mater.，2009, 19, 2481-2485 和 Chem. Commun.，2011, 47, 6461-6463上，并应染料敏化电池发明人M. Grätzel教授邀请，参加<<Dye Sensitized Solar Cells>> 的编写工作（EPFL Press, ISBN 9-781-4398-0866-5）。

为了提高染料敏化太阳电池对太阳光谱的充分利用，有效捕获太阳光谱中不同波长的光子，他们提出构筑染料敏化光阳极和无机半导体硒光阴极构成的叠层电池概念，实现单个电池“内串联”，克服了通常通过电池简单串联叠加带来的复杂工艺和效率降低，所制备的单个电池的开路电压达到940 mV。上述研究为进一步提高染料敏化太阳电池的光电转换效率提供了新的思路，研究成果发表在近期出版的德国《应用化学》上（Angew. Chem. Int. Ed.，2012, 51, 10351-10354）。

图1 基于聚3-己基噻吩空穴传输材料固态染料敏化太阳电池

 

图2 双活性染料敏化光阳极和半导体硒光阴极叠层电池