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据C&EN2012年7月9日报道,美国仅次于麻省理工学院及加州大学的佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的研究人员利用尖刺状的ZnO纳米线可以有效提高太阳能电池的光能转化效率。ZnO纳米线看上去让人毛骨悚然,简直就像一只活生生的毛毛虫。
染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells ,简称DSSCs)具有廉价、薄,柔韧性良好,易于加工制造等优点。因此,有许多研究人员,他们的研究是采用其他材料来代替DSSCs,其目的在于要达到像使用固体半导体材料砷化硅或者砷化镓那样高效的太阳能光电转换效率。科学家们一直对于构建DSSCs半导体氧化锌很感兴趣,因为这种材料拥有迷人属性如透明度以及简单的合成工艺等。但是使用这样的材料制造的太阳能电池光电转化效率却很低。现在,美国佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院的邓玉林(Yulin Deng音译,E-mail: yulin.deng@ipst.gatech.edu.)等研究人员已经发现了一种方法,在太阳能电池中使用ZnO纳米线可以大大提高太阳能电池的光电转化效率。这项研究成果2012年6月25日在《Nano Letters》网站发表。
邓玉林的研究团队能够使ZnO纳米线沿着线性的核心,分多层向外延伸,它简直就像一只活生生的毛毛虫一样。他们方法的关键所在就是人为地控制密集纳米结构的增长。他们使用了一种叫做电纺(electrospinning)的技术,可以使在最初沉积纳米线的尖端继续沉积纳米氧化锌细丝。这些线条作为生长纳米线的种子,然后分支向四面八方延伸。
此前,科学家使用了ZnO纳米颗粒作为种子,结果发现纳米颗粒的增长微乎其微,因为后来沉积的纳米线,不是在ZnO纳米颗粒的顶部,而往往落入纳米线之间的空白处。但是新近研究的方法就不同于以前了,可以人为地增加层数,轻易地控制总厚度直到光吸收率达到100%。具有5层的太阳能电池,光电转化效率可以达到5.20%,相对于先前报告的DSSCs-ZnO纳米线太阳能光电转化效率仅有0.1%~ 3%,已经有了很大改进和提高。但是,与更常用的DSSCs-Co(Co(II/III)tris(bipyridyl)–based redox electrolyte)太阳能电池已经达到的12.3%光电转化效率相比较,依然具有很大差距。
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GMT+8, 2024-11-24 09:37
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