最近的一项研究表明, 在染料敏化太阳能电池中, 一维纳米线阵列作为电极可以大幅提高电池的光电转换效率, 该项研究通过电化学阻抗谱法系统的分析了纳米线阵列电极的电子传输性能.

这项名为《Electron Transport in Dye-Sensitized Solar Cells Based on TiO₂ nanowires》的研究论文发表于《SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy》2014年57卷第5期, 由清华大学林红教授担任通讯作者撰写.

染料敏化太阳能电池(dye sensitized-solar cells, DSCs)是一种新型的光化学太阳能电池. 该电池是以染料分子敏化多孔氧化钛纳米薄膜为光阳极的一类半导体光电化学电池. 近些年来, 规整有序的一维TiO₂纳米结构在DSCs中的应用也得到了广泛的研究. 在导电基底上构建一种高空间取向的一维纳米管/线阵列电极是大幅度提高光电转换效率的可能途径. 究其原因可能是由于垂直于导电基底的纳米管/线中不存在晶界, 减少了光生电子反向复合的几率, 从而提高了光电转换效率. 因此, 在导电基底上制备高度有序宽禁带半导体纳米线及纳米管阵列结构是有望使DSCs光电转换效率大幅度提高的一条简捷途经.

该研究通过水热法制备了TiO₂纳米线阵列, 并利用电化学阻抗谱(Electrochemical impedance spectroscopy, EIS)对纳米线阵列和纳米颗粒薄膜电极的电子传输进行了研究. EIS分析表明, 相比纳米颗粒薄膜, TiO₂纳米线阵列具有较小的传递电阻、较大的界面复合电阻和较大的电子扩散系数, 这说明纳米线阵列具有较好的电子传输性能, 从而提高了DSCs的电荷收集效率.

   研究得到了国家高技术研究发展计划(批准号2006AA03Z218, 2011AA050522)资助.

来源论文：

Jiao X J, Wang X, Li X, et al. Electron transport in dye-sensitized solar cells based on TiO2 nanowires. Sci China-Phys Mech Astron, 2014, 57: 892-897, doi: 10.1007/s11433-013-5216-0

论文链接：http://phys.scichina.com:8083/sciGe/EN/abstract/abstract508771.shtml