DSSCS (Dye-Sensitized Solar Cells)簡(jiǎn)介

       地球獲得的太陽(yáng)能比能量需求高出幾倍，這使得太陽(yáng)能成為綠色能源增長(zhǎng)的主要來(lái)源。但是，當(dāng)前基于硅的太陽(yáng)能電池板需要高成本的材料加工技術(shù)，并且可能含有腐蝕性材料。下一代太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)將依賴(lài)于染料的基本光物理性質(zhì)及其裝置構(gòu)造，這將基于染料敏化后的能量和電子轉(zhuǎn)移過(guò)程。愛(ài)丁堡 LP980 瞬態(tài)吸收光譜儀是世界上wei一能夠使用ICCD 檢測(cè)器進(jìn)行時(shí)間門(mén)控光譜瞬態(tài)測(cè)量的動(dòng)力學(xué)統(tǒng)（圖 1），其動(dòng)力學(xué)壽命測(cè)試范圍從納秒到秒不等，以充分了解染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSCs)的能量和電子轉(zhuǎn)移過(guò)程。

圖 1：愛(ài)丁堡 LP980 瞬態(tài)吸收光譜儀

研究?jī)?nèi)容

       佛羅里達(dá)州立大學(xué)的 Kenneth Hanson 教授利用愛(ài)丁堡 LP980 光譜儀研究了自組裝 DSSCs 在 TiO₂ 上的能量和電子轉(zhuǎn)移特性。DSSCs 雙層中包含兩種互補(bǔ)的染料，以zui大程度地吸收光，促進(jìn)GX的定向能量/電子轉(zhuǎn)移，并zui大程度減少不必要的復(fù)合。（圖 2）

圖 2：佛羅里達(dá)州立大學(xué) Hanson 教授研究的多層自組裝 DSSCs 結(jié)構(gòu)。

       雙層 DSSCs 系統(tǒng)包含 TiO₂ 電極，釕染料以及三苯胺基染料，這兩者通過(guò)鋯橋連接。這種雙層構(gòu)造促進(jìn)了材料的寬帶吸收，并且有利于將能量和電子聚集到TiO₂ 表面以產(chǎn)生光電流。

圖 3：激光激發(fā) 10 ns 后 (laser exc. = 532 nm)，

附著在 TiO₂ 上的各個(gè)染料和自組裝的雙層 DSSCs 的激光誘導(dǎo)瞬態(tài)吸收光譜。

       每種染料的瞬態(tài)吸收的光譜特征（圖 3）表明，在光激發(fā)下，每種染料都會(huì)經(jīng)歷電子轉(zhuǎn)移到 TiO₂ 的過(guò)程。在雙層系統(tǒng)中，光譜類(lèi)似于 p1M⁺：與分子間能量和電子轉(zhuǎn)移以及界面電子轉(zhuǎn)移保持一致，如圖 4 所示。

圖 4：雙層自組裝 DSSCs 能量及電子轉(zhuǎn)移示意圖。

相對(duì)于基于單一染料的DSSCs，在新型雙層自組裝 DSSCs 中能量和電子轉(zhuǎn)移具有更高的效率。

總結(jié)

       使用雙層 DSSCs 可以使能量和電子傳輸速率ZD化，并使不想要的重組復(fù)合Z小化，相對(duì)于其單一染料，雙層轉(zhuǎn)換效率提高了 10％以上。 用愛(ài)丁堡LP980 瞬態(tài)吸收光譜儀記錄光誘導(dǎo)的能量和電子轉(zhuǎn)移中間體，這使得探究這種新穎材料的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系成為可能，該材料的特性可以轉(zhuǎn)化用于太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中去。