最新研究讓染料敏化太陽能電池更加高效。
想像一下永遠不必再為你的手機、電子閱讀器或者平板電腦充電。 研究人員報告稱，
漫射光太陽能電池並非新生事物， 但最好的電池依賴於昂貴的半導體。 1991年， 瑞士聯邦理工學院化學家Michael Graetzel發明了所謂的染料敏化太陽能電池（DSSC）。 其在暗淡的光線下表現最好， 並且比標準的半導體元件更便宜。 然而， 在陽光充足的條件下， 最好的DSSC僅能將太陽光中14%的能量轉化成電力， 而標準太陽能電池可達到24%左右。 這主要是因為能量來得太快， 以至於DSSC處理不過來。 當能量以較慢的速度到來時， 比如在低強度室內光線下， Graetzel的DSSC可將其吸收的28%的光能轉化成電力。
DSSC仍擁有兩個收集負電荷和正電荷的電極。 但在中間， 它們擁有一種通常是二氧化鈦（TiO2）顆粒集合體的不同電子導體， 而不僅僅是矽。 不過， TiO2是一種很弱的光吸收劑。 為此， 研究人員在這些顆粒表面塗上可作為超強光吸收劑的有機染料分子。 被吸收的光子激發了這些染料分子上的電子和空穴， 就像在矽中一樣。 染料立即將被激發的電子“移交給”TiO2顆粒， 而電子會沿著它們快速移動到正極。 與此同時， 空穴被傾倒進一種名為電解液的導電液體中。 在那裡， 它們不斷滲透並進入帶負電荷的電極。
DSSC的問題在於空穴無法非常迅速地穿過電解液。 因此， 它們常常在染料和TiO2顆粒附近堆積。 如果被激發的電子最終撞入空穴，
為解決這一問題， 研究人員嘗試讓電解液變薄， 從而使空穴無須穿行很遠， 便能到達目的地。 不過， 這些薄層中的任何缺陷都會導致設備遭到致命打擊， 並且破壞掉整個太陽能電池。 現在， Graetzel和同事提出了一種可能的解決方案。 他們設計了一種染料和空穴導電分子的組合物。 它能使自己緊緊包裹在TiO2顆粒周圍， 從而創建沒有任何缺陷的緊身層。 這意味著緩慢移動的空穴在到達負極前穿行的距離變小。 研究人員在《焦耳》雜誌上報告稱， 緊身層將DSSC的漫射光效率提高到32%——接近理論上的最大值。 （宗華）