光伏每周技术资讯汇总（第十一期）

2012-09-08 10:45

　　工程师试图通过嵌入碳纳米管来管理光生电子的快速外流，碳纳米管是一种小型圆柱石墨碳纳米管，尺寸小于10纳米，作为防止电子逃脱的围栏。

　　“为了使太阳能电池产生电流，光电阳极中的光生电子不得不穿越二氧化钛纳米颗粒网络，在运输过程中他们还遭遇了很多纳米界限，”该项目首席研究员，宾夕法尼亚大学的Daeyeon Lee博士说，“由于电子的随机的阐述路径，在他们到达透明导电玻璃之前一大批电子迷失在纳米颗粒网络中，也就不能发电了。”

　　Lee还说到，碳纳米管为电子提供了连续的路径，并且还阻止了光生电子从太阳能电池到回路电路的传输过程中的损失。随着纳米管的增加，太阳能电池总体的电荷收集效率有望提升。

　　完成循环

　　该研究的第二部分旨在替代分离太阳能电池中电子的电解质方案，转而使用一种更高效的高分子物质。电解质作为一个带负电荷离子将电子从阴极输送至阳极的内部通道，这就形成了一个电路。目前，染料敏化太阳能电池使用液体电解质，因为这易于像海绵一样的多孔电极以最大接触面积吸收液体。但是液体密封是困难的，这就会导致泄漏问题。除此之外，带负电荷粒子在液体中的传输比在高分子中的效率要低。

　　“使用高分子代替液体电解质可以帮助我们制造更高效的太阳能电池。和液体不一样的是，高分子不会从电池泄漏出来，并且可以使电池变得更灵活。”项目副首席研究员，来自德雷克赛尔大学的Kenneth Lau博士说，“固体高分子也可以通过关闭导致电子损失的门，来减少像使用松软液体状况下那样的电池中主要的传输损失。”

　　Lau的小组已经设计了一种方法使高分子嵌入海绵状的电极，这是一个挑战，也是在目前太阳能电池中使用液体电解质基体的一个主要原因之一。“简单地放置，我们已经发明了一种方法，可以直接使高分子嵌入海绵状电极，而不是将已经制备好的固体高分子压进电极。”Lau说。

　　制造电池

　　研究中的变量，包括纳米管的放置，高分子的构成，可以使原型制造和测试变成昂贵和耗时。但是有了由Soroush开发的计算材料设计程序的帮助，团队将利用自身的快速数学建模来确定材料和设计的最有效组合方式。Soroush的程序对于德雷克赛尔大学关于染料敏化太阳能电池的研究来说是独特的，且为让其达到目标给了其一个独特的优势。

　　“我们预测固态染料敏化太阳能电池模型将允许我们在电池性能、电池设计和材料参数之间建立一个重要的关系。”Soroush说，“我们将使用预测模型在整个电池设计参数空间去估算电池性能。通过这样，我们将能够有系统地探索并得到设计规格，这可以优化电池的运行。”

　　菠菜让太阳能电池板变身

　　小时候看过大力水手，一旦他吃下菠菜立马变得神勇无比。其实需要菠菜的不仅仅是大力水手，来自美国范德堡大学的科学家们近日宣布将在菠菜中提取某蛋白用在光电发电板上可以提高其输出效率。她们发表在《先进材料》的一篇文章中写道将硅太阳电池和光合作用的蛋白质Photosystem1（PS1）组合使用会提高传统太阳能电池板的输出电压和电流。