鉅大LARGE | 點擊量:813次 | 2021年12月17日
EPFL成功開發(fā)新型增敏劑 可提高染料敏化太陽能電池的電池效率
EPFL的科學家們開發(fā)出了一種用于太陽能電池的新型染料,它可以實現(xiàn)高功率轉(zhuǎn)換效率,同時制造簡單且便宜。這種染料在低光照條件下也有很好的效果,這對于自發(fā)電和低功率設備來說是非常關(guān)鍵的。
1991年,EPFL的科學家BrianO'Regan和MichaelGr?tzel發(fā)表了一篇開創(chuàng)性的論文,描述了一種新型的太陽能電池:染料敏化太陽能電池(DSSC),也被稱為"Gr?tzel電池"。DSSC制造簡單便宜,同時靈活多變,已經(jīng)在多兆瓦的規(guī)模上生產(chǎn),在光伏市場上切下了重要的一角,而目前光伏市場幾乎供應了全球3%的電力,在減少碳排放的競賽中表現(xiàn)良好。
現(xiàn)在,EPFL基礎科學學院Gr?tzel實驗室的兩名博士生DanZhang和MarkoStojanovic領(lǐng)導開發(fā)了一種名為MS5的DSSCs簡單染料。在設備中,這種新的增敏劑可以作為單一染料使用,并產(chǎn)生開路電壓,使太陽能電池在全日照下可以達到的最大電壓1.24伏特,或者作為共敏劑,與商業(yè)染料XY1b一起使用,并使功率轉(zhuǎn)換效率達到13.5%。兩者均為DSSCs領(lǐng)域的最高水平。
該工作發(fā)表在《自然通訊》上。
MS5的3D結(jié)構(gòu)表示和3.8cm2大小的染料敏化太陽能電池的照片
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
該團隊將這種新染料與另一種編碼為XY1b的有機增敏劑結(jié)合使用。除了吸收太陽發(fā)射的藍色和黃色域的光子外,這種串聯(lián)的新染料的作用是通過延緩光產(chǎn)生的電荷載流子的重組來提升器件的電壓輸出。被稱為MS5的光敏劑與銅(II/I)電解質(zhì)一起使用,使DSSC實現(xiàn)了其令人印象深刻的效率。
MichaelGr?tzel說:"我們的工作構(gòu)成了DSSCs工作,特別是染料設計的重要突破,它表明,通過對增敏劑的分子結(jié)構(gòu)進行明智的分子工程,可以用相對簡單的染料實現(xiàn)高性能。"
在環(huán)境光條件下進行測試,該染料表現(xiàn)出令人印象深刻的性能,這對于光伏在陰天條件下有效,或在室內(nèi)應用于物聯(lián)網(wǎng)等電子設備的供電至關(guān)重要。最后但并非最不重要的是,MS5很容易使用研究人員在論文中描述的一步程序合成到克級。
MarkoStojanovic表示,該項研究的結(jié)果不僅推進了染料敏化太陽能電池領(lǐng)域的進一步發(fā)展,而且展示了EPFL在該領(lǐng)域的領(lǐng)先專業(yè)技術(shù)。