二氧化钛—更佳的光伏性能

固相染料敏化太阳能电池(solid-state dye-sensitized solar cells)的一个主要优点是它们没有溶剂泄漏和腐蚀问题。Steiner和Snaith及其同事们最近研究出一种用嵌段共聚物直接合成二氧化钛的新方法,并将合成条件与所得的态密度(density of states)相关联。他们研究了由二氧化钛和嵌段共聚物的纳米复合物制备的杂化电池,以及微观结构对电荷产生、传输、分离和重组等电子过程的影响。该成果有助于理解能态密度对光伏性能的影响:能态密度的深度和宽度的增加会使光电流强度增加,但同时也会降低开路电压。

使用异戊二烯-乙烯氧化物嵌段共聚物(poly(isoprene-block-ethylene oxide))作为结构导向剂,在惰性环境中较高的退火温度(annealing temperature)下可以原位形成碳支架。因而可以使二氧化钛在不损失介孔结构的情况下完全结晶。本研究中的二氧化钛聚合物杂化太阳能电池的最高能量转化率(power conversion efficiency)为3.2%,已经接近于标准纳米粒子器件的转化率(约3.4%),并且还有很大的改进空间。该方法完全不同于传统的二氧化钛纳米粒子胶态组装,它提供了一种新的探索和优化染料敏化太阳能电池及其他器件的阳极性能的方法。

P. Docampo et al., Adv. Funct. Mater.; DOI: 10.1002/adfm.200902089.