新型無金屬有機(jī)染料在飛秒尺度表現(xiàn)出重要的電子動(dòng)力學(xué)，有助于進(jìn)行有效的電荷分離，提高太陽能電池的性能。



歐洲科學(xué)家研究電子流在有機(jī)光敏染料和鈦基材料系統(tǒng)中的情況。研究結(jié)果特別有助于提高低成本太陽能電池的效率，有望進(jìn)行廣泛應(yīng)用，用于納米技術(shù)和清潔能源科學(xué)。來源：歐盟納諾索爾項(xiàng)目

染料敏化太陽能電池（DSSCs：Dye-sensitised solar cells）需要沉積薄膜狀光敏染料，就沉積到導(dǎo)電基板上，比一層多孔的二氧化鈦（TiO2：titanium oxide）納米粒子。

染料敏化太陽能電池是一種簡(jiǎn)單而具有成本效益的替代技術(shù)，可取代傳統(tǒng)的（p-n結(jié)）太陽能電池，效率問題一直是一個(gè)絆腳石，阻礙著它的廣泛應(yīng)用。

歐洲研究人員獲得歐盟納諾索爾（Nanosol）項(xiàng)目資金的支持，試圖詳細(xì)分析三種新型無金屬有機(jī)染料的光伏性能。

具體而言，他們研究了這種染料在溶液中的情況，以及在9種不同形態(tài)的摻鈦介孔材料（mesoporous：孔的直徑為2-50納米）中的情況，分別研究了存在和不存在二氧化鈦納米粒子時(shí)的情況。

研究自由染料在溶液中的情況表明，重要的是某種狀態(tài)的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物（charge transfer complex）對(duì)染料光伏性能的作用，電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物把電荷分配在分子中的給體-受體接口，研究也表明溶劑對(duì)效率的作用。

進(jìn)一步研究染料，在存在常規(guī)使用的二氧化鈦納米粒子的情況下，表明有重要的電子動(dòng)力學(xué)存在于飛秒（千萬億分之一秒）尺度，這就可以深入理解有效的電荷分離和太陽能電池的性能。

鈦納米管具有一維結(jié)構(gòu)，也進(jìn)行了研究，對(duì)比二氧化鈦納米粒子，表現(xiàn)出類似的電子動(dòng)力學(xué)。

最后，摻鈦硅介孔篩，也就是另一種一維材料，也進(jìn)行了評(píng)估。雖然在材料本身觀察到存在很好的電子動(dòng)力學(xué)，但是，制成的太陽能電池的表現(xiàn)不佳，原因是低效的染料加載和有限的電子傳輸。

納諾索爾項(xiàng)目的研究人員表征了鈦基材料與一種重要的有機(jī)染料的相互作用，這涉及到染料敏化太陽能電池，重點(diǎn)是太陽能電池的效率。

這些研究結(jié)果實(shí)際上非常有用，未來可設(shè)計(jì)更高效的染料敏化太陽能電池，促進(jìn)它們的廣泛應(yīng)用。這樣的開發(fā)具有成本效益，有利于制造商和消費(fèi)者，而且有助于減少對(duì)化石燃料的依賴。

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