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微观尺度上揭示染料敏化太阳能电池电子-空穴动力学规律和影响因素
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| 发布时间：2010.06.26 新闻来源：明控科技 浏览次数： |
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染料敏化太阳能电池被认为是二十一世纪可能取代化石能源的可再生、低能耗（价格）的关键能源技术之一。很大程度上，它的优越性来源于对自然界的光合系统的模拟，即把需要很大空间尺度的可见光吸收过程和要求高纯度、小尺度以降低电子散射的电子收集过程分开，达到各自的最高效率。难题在于如何在同一系统同时实现这两种功能以及如何有效地提高它们的效率。
染料敏化太阳能电池巧妙地利用高消光系数的染料分子吸附在氧化物纳米颗粒界面来实现高效的太阳光吸收和电子空穴的分离收集。由于纳米颗粒材料具有极大的比表面积，光吸收可比单晶表面提高1000倍以上。但是在这种纳米尺度上染料分子/氧化物界面处电子空穴的分离过程和一些影响因素却不清楚。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）孟胜研究员的研究团队与瑞士联邦理工大学(Ecole Polytechnique Federale Lausanne) Efhimios Kaxiras教授合作，在原先揭示了花青苷自然染料在TiO2纳米线界面有快速的电子注入的基础之上[Nano Lett. 8, 3266 (2008)]，利用基于含时密度泛函电子动力学的第一性原理计算细致研究了影响染料敏化太阳能电池电子注入效率的主要因素并总结了其中的物理规律。他们的研究揭示染料分子尺寸大小、分子分解和吸附状态、表面处原子缺陷都会影响到电子空穴分离的时间尺度从而影响负电极收集激发态电子的效率。
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