前景广阔的新型太阳能电池依赖铁化合物作为敏化剂。它们通过羧基与半导体结合。此外，支链烷基优化了化合物在表面上的排列。学分:皇家化学学会。太阳能作为化石燃料的替代品，在应对气候变化的斗争中发挥着重要作用。染料敏化太阳能电池有望成为我们今天所知的光伏系统的低成本补充。它们的关键特征是附着在表面的染料敏化剂。巴塞尔大学的研究人员继续使用铁来提高敏化剂的性能，铁是一种常见的环保金属。敏化剂是一种颜色强烈的化合物，它吸收光，通过释放电子并将其“注入”半导体中，将其能量转化为电能。到目前为止，染料敏化太阳能电池中使用的敏化剂要么寿命相对较短，要么需要使用非常稀有和昂贵的金属。因此，光伏研究的圣杯是开发使用铁的敏化剂——一种既环保又是地球上最丰富的过渡金属的金属。
多年来，专家认为铁化合物不适合这些应用，因为它们在光吸收后的激发态寿命太短，不能用于能源生产。大约七年前，随着一类新的铁化合物的发现，这种情况发生了变化，这类化合物被称为氮杂环卡宾。
巴塞尔大学化学系埃德温·康斯特布尔教授和凯瑟琳·豪斯克罗夫特教授领导的研究小组多年来一直在研究这些化合物。由项目负责人玛丽亚·贝克尔博士领导的团队现在在专业期刊《道尔顿交易》上报道了他们的成果，并在一个新的NHCs家族基础上增加了一个敏化剂。
一点醋和油脂
贝克尔解释说:“我们知道，我们必须开发能够粘附在半导体表面的材料，其特性能够同时优化表面上功能性光吸收元件的排列。
研究人员采用双管齐下的方法来应对这些挑战:首先，他们在铁化合物中加入羧酸基团(如在醋中发现的)，以便将其结合到半导体表面。其次，他们通过添加长碳链使化合物“油腻”，长碳链使表层更具流动性，更容易锚定。
这些染料敏化太阳能电池原型仅实现了1%的总效率，而当今市场上可买到的太阳能电池达到了20%左右的效率。“然而，这些结果代表了一个里程碑，将鼓励对这些新材料的进一步研究，”贝克尔充满信心地说。
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
