作者： 来源：科学网 www.sciencenet.cn 发布时间：2009-11-3 11:26:51 选择字号：小 中 大 科学家研发出基于光纤的三维隐蔽型太阳能电池 可再生能源和绿色能源是驱动未来经济发展的动力。作为重要的可持续能源技术之一，太阳能电池将成为主要能源以满足全球对能源的需求。在各类太阳能电池中，染料太阳能电池以其较高的性价比而得到了广泛应用。   传统的染料太阳能电池利用纳米颗粒和纳米线来提高其光电转换效率。然而这些都是基于二维的平面结构，从而限制了此类光电池效率的进一步提高。美国佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）王中林教授领导的研究小组研制开发出纳米和光纤技术相结合的三维染料太阳能电池。其独特的三维结构大大提高了同类太阳能电池的光电转换效率。这一最新成果近期发表在德国《应用化学》（Angewandte Chemie） 上。   王中林教授，魏亚光博士和研究生本杰明·温超布将太阳能电池结构和光纤技术结合在一起，利用纳米结构实现了三维光电池的设计。光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池主体结构包括光纤和垂直生长于光纤表面的氧化锌纳米线阵列（如图所示）。太阳光从光纤一端延轴向入射并传播。三维太阳能电池的核心设计思想在于入射光在光纤内传播过程中多次反射。每一次反射过程中，入射光会通过氧化锌纳米线与其表面附着的染料相互作用。多次反射增加了入射光子与纳米线表面的染料相互作用的次数，从而大大增加了对光线的吸收以及光电子的输运效率。实验结果表明，对于同一个三维染料太阳能电池，相对于光线照射在光纤侧壁，光线延轴向传播将太阳能电池的能量转换效率提高了六倍。在一个太阳（AM 1.5）光照下，基于氧化锌纳米线的三维染料太阳能电池的光电转换效率达到3.3%。这一效率比此前报道的同类型二维染料太阳能电池的最高效率高出120%，比使用带有二氧化钛薄膜涂层的氧化锌纳米线的染料太阳能电池效率高出47%。   新型的三维染料太阳能电池在科研和实际应用中具有以下突出特点。从物理学的角度来看，以纳米线为基础的二维染料太阳能电池的表面面积较小，从而限制了染料的加载和对太阳光的吸收。增加纳米线的长度可以增大表面积，但纳米线的长度受到材料制备和电子扩散长度的限制。三维染料太阳能电池的独特结构克服了上述困难：入射太阳光在光纤内多次反射，在不增加电子输运距离的情况下多次与纳米线表面的染料相互作用，大大增加了对光线的吸收以及光电子的输运效率。在应用上，三维染料太阳能电池具有以下主要优点：首先，光纤的使用使得太阳能电池得以远程工作和具有高移动性。它可以工作在太阳光无法到达的地层和海洋深处；其次，三维染料太阳能电池可以有更小的尺寸，更高的效率，更大的流动性，更可靠的设计，更灵活的形状，并有可能降低生产成本；第三，三维染料太阳能电池可以在不同的光强下有效工作，具有较高的动态工作范围。此研究成果为设计使用光纤和有机、无机材料混合结构的三维高效多功能太阳能电池开辟了崭新方法和思路。   光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池结构和基本工作原理示意图。A)三维染料太阳能电池包括光纤和垂直生长于光纤表面的氧化锌纳米线阵列。图中上半部为传统光纤用于光线的远程传输，下半部为太阳能电池用于光电转换。B) 三维染料太阳能电池的细节结构。   更多阅读   《应用化学》发表论文全文（英文）   百度百科：王中林

相关新闻	相关论文
1   王中林小组利用肖特基特性制备出高性能传感器 2   王中林小组高分子纳米线阵列制备取得新突破 3   耶路撒冷发明彩色太阳能电池板 可全面接收阳光 4   十大仿生技术：新干线列车模仿鸟喙 5   国内首块超大型太阳能电池开始量产 6   美开发出卷带式薄膜太阳能电池 7   国内首块超大型双结硅基薄膜太阳能电池下线 8   我国薄膜太阳能电池技术研发获重要进展 1   利用肖特基特性制备出高性能传感器 2   高分子纳米线阵列制备取得突破 3   用碳纳米管制出高效太阳能电池 4   开发出新型太阳能电池技术 5   制成迄今效率最高柔性太阳电池 6   三维电极染料敏化太阳能电池 7   金属纳米微粒增强太阳能电池性能 8   研发出新型太阳能电池板涂层



图片新闻
>>更多

一周新闻排行

一周新闻评论排行

 1   北京科技大学一大二女生杀死同班女生后自首 2   2009年度“中国化学会青年化学奖”揭晓 3   2010中国大学排行榜揭晓 4   钱永健：一个成功的科学家必出于一个开放的社会 5   “新世纪优秀人才支持计划”入选者名单公示 6   《科学》网站评出09十大最受欢迎科学新闻 7   科研院所成反腐新领域 需加强经费管理完善用人机制 8   国家级实验教学示范中心建设单位名单公布 9   JACS：我国化学家合成“俄罗斯套娃”型金属富勒烯 10   北大教授俞孔坚受聘哈佛大学 更多>>  1   2010中国大学排行榜揭晓 2   钱永健：一个成功的科学家必出于一个开放的社会 3   浙江工业大学一学生与小偷搏斗被捅死 4名嫌犯已被刑拘 4   北京科技大学一大二女生杀死同班女生后自首 5   王小云：密码学家的人生密码 6   袁贵仁向广大海外留学人员发表新年贺辞 7   科研院所成反腐新领域 需加强经费管理完善用人机制 8   薛涌：北大应向一流大学学习 建立贫困生搜寻体系 9   媒体评论：“外行莫论曹操墓”是一种学霸说法 10   北京吉利大学一男生酒店自杀 死前短信自称“心理有问题” 更多>>

编辑部推荐博文

 学术权力为何完败于行政权力 导师如何帮助学生改掉坏习惯 面向中红外应用的硫卤玻璃陶瓷光功能材料 对“港大三嫂当院士”的一些感想 又见炊烟之十二：《红河》里的爱情门槛并不高 人生就像过山车 更多>>

论坛推荐

 寄语2010，本站新增许愿墙 2009岁末大盘点（有奖） 奥林巴斯显微图像大赛颁奖典礼征集观众（名额不多） 肖申克的救赎英文版pdf 海森堡 物理与哲学 中文 黄瑞新教授给青年科学工作者的建议 更多>>