鹵素可使太陽能電池性能提高百分25

不列顛哥倫比亞大學和北卡羅來納大學教堂山分校的最新研究表明，在染料敏化太陽能電池中使用鹵素(包括氟化物，溴，氯和碘的一類元素)可使轉化效率提高25%。分。這一發現可能為改進太陽能電池設計奠定基礎。

“染料敏化太陽能電池是一種適用于城市應用的有前途的先進太陽能電池，但鑒于轉化率介于7%至14%之間，仍有很大的改進空間，”該研究的主要作者Fraser Parlane說。 UBC化學。“這是第一個直接證明鹵素及其與其他分子形成的鍵可能是提高染料敏化太陽能電池性能的關鍵因素。”

染料敏化太陽能電池由電解質，兩個電極和涂有吸光染料的半導體薄膜組成。當光照射到染料上時，它會將電子釋放到半導體中，再從那里釋放到電極中，從而產生電流。

為了使電池正常工作，電解質必須不斷且快速地為染料補充電子。研究人員發現鹵素的存在加速了這種電子轉移。他們用四種不同的含氟，溴，氯或碘的染料進行了實驗，并在同步加速器中使用了X射線吸收光譜技術觀察了這一過程。

“鹵素并不是許多太陽能電池研究的重點。它們形成的非常弱的瞬態鍵存在不到10微秒，它們通常僅占太陽能電池中所有原子的一小部分。激動地證明這些鍵可以在太陽能轉換中發揮如此重要的作用，”負責這項工作的UBC化學，化學和生物工程教授柯蒂斯·柏林格特說。

研究人員還發現，鹵素越大，染料被電子重新補充的效果就越好。含碘的染料的半徑是氟半徑的兩倍多，被電解質再生的速度幾乎快三倍。

Berlinguette補充說：“總而言之，這些發現可以幫助我們微調染料敏化太陽能電池中的相互作用，以優化其性能。這可以為尋求廉價，高效的能量轉換技術開辟新的探索途徑。”