染料敏化太阳能电池转换效率骤增突破15％大关

索比光伏网讯:       瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）教授迈克尔·格兰泽尔(Michael Gratzel)的研究小组、英国牛津大学（Universityof Oxford）和日本桐荫横滨大学的研究小组，分别独立开发出了转换效率超过15％的固体型染料敏化太阳能电池（DSSC）。约在半年左右的时间内就将转换效率提高了约4个百分点，大大超过了其他有机类太阳能电池（图1）。 

       这种DSSC采用钙钛矿相的有机无机混合结晶材料CH₃NH₃PbI₃作为染料敏化材料，并用由有机材料构成的空穴输送材料（HTM）取代了电解液（图2）。洛桑联邦理工学院开发的DSSC由玻璃、FTO、TiO₂、CH₃NH₃PbI₃、HTM及Au等构成。而牛津大学等开发的DSSC还与TiO₂一同采用了铝材（Al₂O₃）。作为采用有机材料和无机材料制造的太阳能电池，两者首次实现了可与结晶硅型太阳能电池相匹敌的转换效率。 

采用固体电解质大幅提高转换效率 

       这种结构的DSSC的前身是日本桐荫横滨大学教授宫坂力的研究小组于2009年4月提出的太阳能电池。当时，很多人尝试采用无机半导体微粒——量子点作为敏化材料，制造“量子点增感型太阳能电池”。宫坂指出“量子点效率低，并且存在电流反向流动等许多课题”。因此，将目光转向了CH₃NH₃PbI₃。 

       CH₃NH₃PbI₃不仅能高效吸收从可见光到波长800nm的广谱光，还具有能在TiO₂等多孔质材料上直接化学合成的特点。非常适合涂布工艺。 

       不过，宫坂等人在2009年试制时，采用了传统的DSSC电解液，转换效率只有3.8％。之后，2012年来到宫坂研究室的牛津大学研究人员，用一般用作固体型DSSC的HTM的“螺二芴化合物”取代了电解液，结果转换效率首次突破10％，达到了10.9％。后来，随着工艺不断优化，转换效率仅约半年时间就猛增至15.36％。 

图1：远远超越其他太阳能电池 此次钙钛矿相染料敏化太阳能电池的转换效率的增幅与其他有机太阳能电池相比较。

 

索比光伏网 https://news.solarbe.com/201308/07/230773.html