科研人员认为粉红色太阳能电池捕获阳光的效率更高

来源:发布时间:2007-08-03 09:32:59

据physorg网2007年7月30日报道,据俄亥俄大学研究人员称,当生产对地球环境友好的太阳能时,粉红色可能是一种新的“绿色颜色”。科学家们开发出一种新的染料敏化太阳能电池(DSSCs)。该电池所使用的红色染料和白色金属氧化物粉末混合物呈现出粉红色,可以捕获太阳光。

俄亥俄大学化学副教授吴翼鹰(音译)称,目前这些新粉红色材料是最好的光电转换材料,尽管转换效率仅为投入商业应用的硅太阳能电池的一半,但是其成本仅为硅太阳能电池的四分之一。吴正希望该材料太阳能电池能够甚至表现得更好。他说,“我们相信某天,染料敏化太阳能电池的效率可以达到其它太阳能电池的水平。染料敏化太阳能电池的最主要优势在于成本非常低。那就是我们对染料敏化太阳能电池感兴趣的原因,这一点非常重要。”

粉红色是染料敏化太阳能电池最典型的颜色。大多数染料都包含有钌,钌是红色的。与红色染料混合成粉红色的最常用金属氧化物粉末是钛氧化物或者锌氧化物,这两种金属氧化物都是白色的。但是吴教授制造的材料却具有更为新颖的色彩,他正在使用了更为复杂的金属,探索不同的粒子形状,以便提升光电转换量。

在《美国化学学会》杂志最近的一期中,他和他的研究小组发表了一篇有关他们使用锌锡酸盐制造新型染料敏化太阳能电池材料的论文。

这是研究人员首次使用非单一氧化物制造染料敏化太阳能电池。吴教授和他的同事们选择锌锡酸盐是因为锌锡酸盐属于具有可调特性复杂氧化物系列。他说,“这使未来剪裁染料敏化太阳能电池特性成为可能。”

为什么染料敏化太阳能电池是粉红色,而不是像硅太阳能电池一样的蓝色呢?

吴教授解释到,这些传统太阳能电池呈现出蓝色是因为抗反射覆盖层的原因。这些覆盖层改善了对绿光的吸收,绿光是太阳能光谱中能量最强的光。吴教授研制物材料并没有抗反射覆盖层。

颜色决定了太阳能电池能够捕获的光的波长,因此修改颜色可以让科学家对太阳能电池的特殊特性进行优化。目前,在开发染料敏化太阳能电池中,科学家们使用红色钌染料获得了最佳效果。

吴教授说,“如果你希望获得最佳效率,你就需要考虑到你能够获得的电压和电流。”电压是一种材料能够提供的潜在能量;电流是材料能够传输的电荷数量。他说,“如果你能够吸收一个非常宽范围内的波长,那你就会不得不牺牲电压。如果你吸收到的能量极限非常高,你就可以获得高电压,但是你又不得不牺牲电流。我们的想法就是找到某个平衡点。”

自二十世纪六十年代以来,硅太阳能电池就已经出现。科学家们自二十世纪九十年代开始开发染料敏化太阳能电池。在染料敏化太阳能电池中,染料分子覆盖住了微小金属氧化物粒子,并一起被塞入一个薄膜中。染料分子捕获光能,释放电子,而金属氧化物粒子却更像是电线,将电子传输到电路之中。

但是电子可能在粒子之间传输时流失。那就是吴教授正在设计将微小纳米线进行合并,以便将电子直接传输到电路中的原因。去年,他和他的研究小组在《物理化学B》杂志上发表了一篇论文,描述了包含粒子和钛氧化物纳米线的染料敏化太阳能电池。这种染料敏化太阳能电池的效率为8.6%,约为投入商业应用的硅太阳能电池15%效率的一半。

在《美国化学学会》杂志上发表的新论文中,他们介绍了一种使用锌锡酸盐粒子的染料敏化太阳能电池,但是这种电池没有使用纳米线,其效率是3.8%。现在他们正在对这两种战略进行结合的研究,即利用锌锡酸盐和其它氧化物制造纳米线。

他们同时还在探索使用纳米树的可能性——纳米线的形状像树枝一样。吴教授说,“我们问我们自己,哪种结构才是吸收光和传输电流的最好结构呢,那就是树形结构!树叶提供了很大的捕获光的表面面积,树枝将营养传输到根部。在我们的染料敏化太阳能电池设计中,覆盖染料的粒子将提供表面面积,纳米树将在这些树叶之间长出枝条,传输电子。”

因此未来染料敏化太阳能电池中将生长一棵微小粉红色的“树”,但是其它颜色也有可能。研究人员正在研究能够工作得更好的新染料和染料化合物。

英文原文链接参见:http://www.physorg.com/news105029887.html


索比光伏网 https://news.solarbe.com/200708/03/279185.html
责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
中科院深圳先进院白杨&成会明院士等人EES:钙钛矿-硅叠层太阳能电池效率突破33.08%来源:钙钛矿产业网 发布时间:2026-03-19 09:31:59

宽带隙钙钛矿器件的运行不稳定性,主要由光致卤化物相分离引起,仍然是钙钛矿基叠层太阳能电池商业化的主要障碍。此外,作者等人证明了该稳定策略在宽带隙钙钛矿中的广泛适用性。附:图1宽带隙钙钛矿薄膜的旋涂、退火及均匀性。图2宽带隙钙钛矿的晶界形貌与迁移势垒。图5策略在更宽带隙钙钛矿及叠层结构中的推广。

晶科能源申请太阳能电池及其制备方法专利,提升太阳能电池的光电转换效率来源:金融界 发布时间:2026-03-13 09:48:47

国家知识产权局信息显示,晶科能源(海宁)有限公司申请一项名为“太阳能电池及其制备方法、叠层电池、光伏组件”的专利,公开号CN121646059A,申请日期为2026年2月。本申请实施例提供的太阳能电池至少可以提高太阳能电池的光电转换效率。

工业级TOPCon太阳能电池效率创26.66%新纪录来源:中国科学院 发布时间:2026-03-11 09:27:13

据中国科学院消息,中国科学院宁波材料技术与工程研究所团队通过双面电学协同优化新策略,在工业标准M10尺寸硅片上制备出转换效率达26.66%的TOPCon太阳能电池,创下开路电压744.6mV、填充因子85.57%的工业级新高,为高效TOPCon技术的产业化升级提供了新路径。此项研究通过前后两面的协同电学精细化优化,成功在工业级topcon电池上统一了“更强钝化”与“更低输运/金属化损失”,为高效工业TOPCon技术的发展提供了一条机理清晰且具备可制造性的工程化路线。

30.2%!印度理工学院制备出高效率透明钙钛矿-硅叠层太阳能电池来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2026-03-05 09:21:59

印度理工学院孟买分校的研究人员制造了一种基于空穴传输层的透明四端钙钛矿太阳能电池,该空穴传输层既能抑制界面复合,同时增强光致发光量子产额和准费米能级分裂。叠层电池示意图图片来源:印度理工学院孟买分校研究人员表示,TBMPTFSI浓度在15%至20%之间进行极限提取,并对HTL自旋涂层速度进行精确调整,显著提升了每种钙钛矿组的效率、开路电压和填充因子。

新颖界面层将反式钙钛矿太阳能电池效率推高至26%来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2026-03-02 08:59:00

深圳大学和中国海洋大学的研究人员报告了一种小分子阴极界面材料HL220的开发,旨在提升倒置钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。电学和形态学分析的综合结果表明,HL220有效抑制界面复合,并降低器件内串联电阻。总体而言,HL220作为有效的阴极界面层,同时改善薄膜形态、能级对齐和电极接触。结果凸显了小分子夹层在实现高效、耐用的倒置钙钛矿太阳能电池方面的潜力,适合进一步放大和实际应用。

效率突破15%!我国新一代太阳能电池研究取得新进展来源:央视 发布时间:2026-02-26 15:30:35

提到太阳能电池,很多人首先想到的是屋顶上的深蓝色硅板。近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究团队在一种新型太阳能电池材料上,实现了超过15%的光电转换效率,并获得了国际权威机构认证。据了解,这项技术的核心材料叫:铜锌锡硫硒太阳能电池。正因为这些优势,铜锌锡硫硒太阳能电池被认为是非常有潜力的下一代太阳能电池技术。

美国将决定是否对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能电池板征收反补贴关税来源:路透社 发布时间:2026-02-24 10:54:46

2月23日,美国商务部将于周一公布一项初步决定,即是否对从印度、老挝和印度尼西亚进口的太阳能电池和太阳能电池板征收反补贴关税。该公告是该机构在未来几周内提起的两起贸易诉讼中的第一项,该诉讼由代表美国部分小型太阳能制造业的集团提起。该组织于7月提交的请愿书指控中国企业将生产业务从获得美国关税的国家转移至印度尼西亚和老挝,并指责总部位于印度的制造商向美国倾销廉价商品。

协鑫集成申请叠层太阳能电池专利,提升电池效率来源:金融界 发布时间:2026-02-24 08:46:00

国家知识产权局信息显示,协鑫集成科技股份有限公司申请一项名为“叠层太阳能电池及其制备方法和光伏组件”的专利,公开号CN121531890A,申请日期为2025年11月。芜湖协鑫集成新能源科技有限公司,成立于2022年,位于芜湖市,是一家以从事其他制造业为主的企业。通过天眼查大数据分析,芜湖协鑫集成新能源科技有限公司共对外投资了2家企业,参与招投标项目36次,专利信息149条,此外企业还拥有行政许可28个。

Sunic System的钙钛矿太阳能电池设备在北美进行验证来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-02-13 07:06:56

有报道称,SunicSystem的钙钛矿太阳能电池沉积设备目前正在北美进行概念验证测试。这家韩国设备制造商正与一家北美领先的太阳能电池公司合作,验证设备的性能和良率。如果设备顺利通过测试,SunicSystem最早可于今年下半年开始交付。这项交易很可能涉及目前正在测试的同一批钙钛矿太阳能电池沉积设备。SunicSystem表示,其专有的干法能够均匀地在大面积表面沉积多层。SunicSystem的第8代设备可支持扩展至更宽表面,推动PSC进入行业发展的下一阶段

瑞士屋顶光伏服役30年,发电效率仍超八成来源:能源转型与双碳观察 发布时间:2026-01-29 09:18:56

瑞士研究团队发现,热量是影响电池板寿命的关键因素。封装胶膜老化会产生易引发腐蚀的化学物质,进而导致电池板发电效率下降。该研究对房主与电网的意义若光伏电池板在使用超30年后仍能保持较高发电效率,将彻底改变太阳能作为投资的成本效益计算。此外,这一发现还关乎气候保护与公众健康。对“长寿命”的客观认知该研究并非表明所有光伏电池板都能以最小的损耗运行超过30年。

华东师范大学方俊锋最新Nature Communications:一种不含氟化锡、高效且耐用的锡铅钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿太阳能电池 发布时间:2026-01-14 08:37:34

2026年1月12日华东师范大学Wenxiao Zhang&方俊锋&林雪平大学高峰于Nature Communication刊发一种不含氟化锡、高效且耐用的锡铅钙钛矿太阳能电池的研究成果,开发了一种策略,将铅粉作为前驱体,并进行PbF₂后处理,分别替代SnF₂在成膜和表面缺陷钝化中的作用。Pb²⁺中的d电子极化增强了其与F⁻的结合,使其对钙钛矿的反应惰性。在本研究中,不含SnF₂的器件效率从16.43%提高到24.07%。在最大功率点下,85°C 运行 550 小时后,电池仍能保持其初始效率的60%。

新闻排行榜
本周
本月