卤素可使太阳能电池性能提高百分25

不列颠哥伦比亚大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的最新研究表明，在染料敏化太阳能电池中使用卤素(包括氟化物，溴，氯和碘的一类元素)可使转化效率提高25%。分。这一发现可能为改进太阳能电池设计奠定基础。

“染料敏化太阳能电池是一种适用于城市应用的有前途的先进太阳能电池，但鉴于转化率介于7%至14%之间，仍有很大的改进空间，”该研究的主要作者Fraser Parlane说。 UBC化学。“这是第一个直接证明卤素及其与其他分子形成的键可能是提高染料敏化太阳能电池性能的关键因素。”

染料敏化太阳能电池由电解质，两个电极和涂有吸光染料的半导体薄膜组成。当光照射到染料上时，它会将电子释放到半导体中，再从那里释放到电极中，从而产生电流。

为了使电池正常工作，电解质必须不断且快速地为染料补充电子。研究人员发现卤素的存在加速了这种电子转移。他们用四种不同的含氟，溴，氯或碘的染料进行了实验，并在同步加速器中使用了X射线吸收光谱技术观察了这一过程。

“卤素并不是许多太阳能电池研究的重点。它们形成的非常弱的瞬态键存在不到10微秒，它们通常仅占太阳能电池中所有原子的一小部分。激动地证明这些键可以在太阳能转换中发挥如此重要的作用，”负责这项工作的UBC化学，化学和生物工程教授柯蒂斯·柏林格特说。

研究人员还发现，卤素越大，染料被电子重新补充的效果就越好。含碘的染料的半径是氟半径的两倍多，被电解质再生的速度几乎快三倍。

Berlinguette补充说：“总而言之，这些发现可以帮助我们微调染料敏化太阳能电池中的相互作用，以优化其性能。这可以为寻求廉价，高效的能量转换技术开辟新的探索途径。”