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环球ug平台卖分(www.ugbet.us):液态熔融盐可以防止染料聚集,提高染料敏化太阳能电池的性能

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在世界上许多国家,太阳能电池正迅速成为生产清洁电力的主要方式之一。在过去的几十年里,人们付出了巨大的努力来让太阳能变得更加重要。然而,这项技术目前面临着一些限制广泛应用的挑战。


染料敏化太阳能电池(DSSCs)是一项很有前途的光伏技术,其主要问题之一是染料聚集。根据设计,DSSCs是模拟植物光合作用的电化学系统,他们依靠特殊的光敏染料将阳光转化为电能。理想情况下,染料应该均匀地涂抹在透明层后面的氧化物电极表面,这样从吸收的阳光中获得的能量可以很容易地转移到染料的电子上。这个过程产生自由电子,为外部电路提供动力。然而,大多数染料倾向于在电极表面聚集,以一种阻碍所需的光和电荷流动的方式。这对DSSCs的性能造成了影响,已被证明难以克服。

幸运的是,由日本名古屋工业大学副教授Tomohiko Inomata领导的一组科学家可能刚刚找到了解决这个问题的办法。在他们最近发表在《RSC进展》杂志上的研究中,他们表明某些离子液体(在相对较低的温度下处于液态的熔融盐)可以在很大程度上抑制染料聚集。该研究团队的其他成员包括来自名古屋工业大学的Ayaka Matsunaga女士和Tomohiro Ozawa教授,以及来自日本爱知工业大学的Hideki Masuda教授。


但是,离子液体是如何实现这一壮举的呢?为了阐明其中的确切机制,研究人员重点研究了两种分子大小明显不同的离子液体和两种染料。这两种离子液体都具有相似的分子结构,包括一个固定在电极上的锚(二氧化钛,TiO2),一个主聚合物链将这个锚连接到一个磷原子,以及三个从磷原子突出的短聚合物链,远离主“垂直”链。

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研究人员将TiO2电极浸入不同染料-离子-液体比例的溶液中,仔细分析了不同的分子是如何粘附在电极上的。在优化了合成过程后,他们发现使用分子结构较长的离子液体制备的DSSCs比使用未修饰的氧化物电极制备的DSSCs具有明显更好的性能。Inomata博士解释说:“离子液体在空间上体积庞大的分子结构可以作为一种有效的抗聚集剂,而不会显著影响吸附到电极上的染料的数量。最重要的是,引入更大的离子液体改善了DSSCs的所有光伏参数。”

毋庸置疑,改进太阳能电池技术可以让我们在应对当前的能源和气候危机中占据优势。虽然离子液体通常很昂贵,但该团队使用它的方式实际上是划算的。简单地说,这个想法就是将离子液体只应用在设备所需的部分——在这种情况下,就是电极的表面。


该团队认为,离子液体修饰电极的广泛使用可以为太阳能电池和催化系统的高功能、廉价材料铺平道路。由于离子液体的结构可以在合成过程中进行调节,它们作为抗聚集剂提供了急需的多功能性。


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