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瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）教授邁克爾·格蘭澤爾(Michael Gratzel)的研究小組、英國(guó)牛津大學(xué)（Universityof Oxford）和日本桐蔭橫濱大學(xué)的研究小組，分別獨(dú)立開發(fā)出了轉(zhuǎn)換效率超過(guò)15％的固體型染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）。約在半年左右的時(shí)間內(nèi)就將轉(zhuǎn)換效率提高了約4個(gè)百分點(diǎn)，大大超過(guò)了其他有機(jī)類太陽(yáng)能電池（圖1）。
這種DSSC采用鈣鈦礦相的有機(jī)無(wú)機(jī)混合結(jié)晶材料CH3NH3PbI3作為染料敏化材料，并用由有機(jī)材料構(gòu)成的空穴輸送材料（HTM）取代了電解液（圖2）。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院開發(fā)的DSSC由玻璃、FTO、TiO2、CH3NH3PbI3、HTM及Au等構(gòu)成。而牛津大學(xué)等開發(fā)的DSSC還與TiO2一同采用了鋁材（Al2O3）。作為采用有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料制造的太陽(yáng)能電池，兩者首次實(shí)現(xiàn)了可與結(jié)晶硅型太陽(yáng)能電池相匹敵的轉(zhuǎn)換效率。
采用固體電解質(zhì)大幅提高轉(zhuǎn)換效率
這種結(jié)構(gòu)的DSSC的前身是日本桐蔭橫濱大學(xué)教授宮坂力的研究小組于2009年4月提出的太陽(yáng)能電池。當(dāng)時(shí)，很多人嘗試采用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體微粒——量子點(diǎn)作為敏化材料，制造“量子點(diǎn)增感型太陽(yáng)能電池”。宮坂指出“量子點(diǎn)效率低，并且存在電流反向流動(dòng)等許多課題”。因此，將目光轉(zhuǎn)向了CH3NH3PbI3。
CH3NH3PbI3不僅能高效吸收從可見光到波長(zhǎng)800nm的廣譜光，還具有能在TiO2等多孔質(zhì)材料上直接化學(xué)合成的特點(diǎn)。非常適合涂布工藝。
不過(guò)，宮坂等人在2009年試制時(shí)，采用了傳統(tǒng)的DSSC電解液，轉(zhuǎn)換效率只有3.8％。之后，2012年來(lái)到宮坂研究室的牛津大學(xué)研究人員，用一般用作固體型DSSC的HTM的“螺二芴化合物”取代了電解液，結(jié)果轉(zhuǎn)換效率首次突破10％，達(dá)到了10.9％。后來(lái)，隨著工藝不斷優(yōu)化，轉(zhuǎn)換效率僅約半年時(shí)間就猛增至15.36％。
這種DSSC采用鈣鈦礦相的有機(jī)無(wú)機(jī)混合結(jié)晶材料CH3NH3PbI3作為染料敏化材料，并用由有機(jī)材料構(gòu)成的空穴輸送材料（HTM）取代了電解液（圖2）。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院開發(fā)的DSSC由玻璃、FTO、TiO2、CH3NH3PbI3、HTM及Au等構(gòu)成。而牛津大學(xué)等開發(fā)的DSSC還與TiO2一同采用了鋁材（Al2O3）。作為采用有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料制造的太陽(yáng)能電池，兩者首次實(shí)現(xiàn)了可與結(jié)晶硅型太陽(yáng)能電池相匹敵的轉(zhuǎn)換效率。
采用固體電解質(zhì)大幅提高轉(zhuǎn)換效率
這種結(jié)構(gòu)的DSSC的前身是日本桐蔭橫濱大學(xué)教授宮坂力的研究小組于2009年4月提出的太陽(yáng)能電池。當(dāng)時(shí)，很多人嘗試采用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體微粒——量子點(diǎn)作為敏化材料，制造“量子點(diǎn)增感型太陽(yáng)能電池”。宮坂指出“量子點(diǎn)效率低，并且存在電流反向流動(dòng)等許多課題”。因此，將目光轉(zhuǎn)向了CH3NH3PbI3。
CH3NH3PbI3不僅能高效吸收從可見光到波長(zhǎng)800nm的廣譜光，還具有能在TiO2等多孔質(zhì)材料上直接化學(xué)合成的特點(diǎn)。非常適合涂布工藝。
不過(guò)，宮坂等人在2009年試制時(shí)，采用了傳統(tǒng)的DSSC電解液，轉(zhuǎn)換效率只有3.8％。之后，2012年來(lái)到宮坂研究室的牛津大學(xué)研究人員，用一般用作固體型DSSC的HTM的“螺二芴化合物”取代了電解液，結(jié)果轉(zhuǎn)換效率首次突破10％，達(dá)到了10.9％。后來(lái)，隨著工藝不斷優(yōu)化，轉(zhuǎn)換效率僅約半年時(shí)間就猛增至15.36％。
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| 圖1：遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其他太陽(yáng)能電池 此次鈣鈦礦相染料敏化太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率的增幅與其他有機(jī)太陽(yáng)能電池相比較。 |
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