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更便宜的新型太阳能电池

 莱斯大学和清华大学共同研制的染料敏化太阳能电池中,碳纳米管取代了常规的铂电极,硫基电解质取代了碘电解质。研究人员希望这些改进能够使染料敏化太阳能电池性能更好,成本更低。

美国莱斯大学的材料学家Jun

Lou教授宣布,他们成功研制出一种单层壁纳米管阵列,与染料敏化太阳能电池中常用的铂电极相比,它具有更优良的电活性,而成本却更低。将该碳纳米管阵列

与中国清华大学最新开发的硫基电解质联合使用,研究人员有望研制出更高效、更耐用的新型太阳能电池,新电池的成本可能只是传统硅基太阳能电池成本的零头。

 这项研究工作的详细情况,由公开发表在《科学报告》(Scientific Reports)上。

 Lou教授坦言,这种新型的染料敏化太阳能电池比硅基固态太阳能电池更容易制作,但其工作效率却不如硅基电池。

“DSC通过染料敏化来工作,比如果汁就是很理想的有机染料,许多学生在做演示实验时都会用到。”染料吸收光子,然后释放出电子,电子首先被集电器上的氧化钛半导体材料层捕获,然后穿过另一个集电器流向反电极。

Lou教授指出,在传统的染料敏化太阳能电池制造过程中,一般是使用碘基电解质。但是碘很容易引起金属集电器的腐蚀,导致电池使用寿命较短。此外,碘基电解质很容易吸收可见光,这意味着可以被利用的光子更少。

 因此,清华大学的研究人员决定,尝试使用一种几乎不会吸收可见光的、低腐蚀性的硫基电解质,取代传统的碘基电解质,并将其与莱斯大学研制成功的单层壁碳纳米管一起应用到太阳能电池中。

Lou教授表示,“碳纳米材料是一种多功能的材料。莱斯大学研究单层壁碳纳米管已经有许多年了将单层壁碳纳米管与硫基电解质一起应用到染料敏化太阳能电池中,只是该材料的新用途之一。

莱斯大学和清华大学都致力于研发太阳能电池,他们研制的新型太阳能电池的能量转化率达到了5.25%,这与采用碘基电解质和铂电极的传统染料敏化太阳能电

池最高11%的能量转化率相比,还比较低,但是远远高于采用新型硫基电解质和传统铂电极的对照组电池。Lou教授表示,新型电解质与反电极之间的电阻非常

小,已经低于历史记录。

不过,还有很多工作要做。Lou教授说:“碳纳米管与集电器之间的接触电阻仍然非常大,碳纳米管的结构缺陷对性能的影响也有待深入研究。但是我相信,只要

我们优化好各种因素,我们就能制造出成本非常低廉的高效率太阳能电池。它最大的优势就在于制造成本非常低,从而有望成为硅基太阳能电池的替代品。”

 

 

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  2014-03-02  23304 0
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