化學所在染料敏化太陽能電池研究領域取得系列成果

　　染料敏化太陽電池因其材料來源廣泛、成本低廉、光電轉化效率高而受到廣泛關注。在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，化學研究所新材料實驗室相關研究人員在染料敏化太陽能電池相關研究方面取得了一系列成果。

　　染料是染料敏化太陽電池中的關鍵組成成分。新材料實驗室研究人員通過材料結構設計和合成，在聯吡啶釕染料(Inorg. Chimica. Acta., 2008, 361, 783-785;Chem. Commun., 2006, 2460-2462)、有機染料(Chem. Asian J., 2010, 5, 1911-1917;Dyes and Pigments, 2010, 87, 249-256;Chem. Commun., 2009, 2201-2203)以及無機量子點(Chem.Commun., 2011, 47, 6461-6463)等研究方面取得重要進展。

　　為解決電解質的腐蝕性和液體泄漏對電池長期工作穩定性的影響，他們在基于聚3-己基噻吩空穴傳輸材料的固態染料敏化太陽電池研究方面開展了研究。研究結果分別發表在Adv. Funct. Mater.，2009, 19, 2481-2485和 Chem. Commun.，2011, 47, 6461-6463上，并應染料敏化電池發明人M. Gr?tzel教授邀請，參加Dye Sensitized Solar Cells的編寫工作(EPFL Press, ISBN 9-781-4398-0866-5)。

　　為了提高染料敏化太陽電池對太陽光譜的充分利用，有效捕獲太陽光譜中不同波長的光子，他們提出構筑染料敏化光陽極和無機半導體硒光陰極構成的疊層電池概念，實現單個電池“內串聯”，克服了通常通過電池簡單串聯疊加帶來的復雜工藝和效率降低，所制備的單個電池的開路電壓達到940 mV。上述研究為進一步提高染料敏化太陽電池的光電轉換效率提供了新的思路，研究成果發表在近期出版的德國《應用化學》上(Angew. Chem. Int. Ed.，2012, 51, 10351-10354)。

　　圖1 基于聚3-己基噻吩空穴傳輸材料固態染料敏化太陽電池

　　圖2 雙活性染料敏化光陽極和半導體硒光陰極疊層電池