河南大學與華僑大學合作報道了光電效率超過29%的室內釕基染料敏化太陽能電池！

研究背景

隨著世界人口爆炸式增加、傳統化石能源不斷消耗以及造成的環境污染問題不斷加劇，開發新型可再生能源成為全球可持續發展的重要方向，其中太陽能由于儲量豐富、分布地域廣、使用無污染等誘人優勢使得科研人員對太陽能轉化的研究投入大量精力。近幾十年來，將太陽能轉化為電能的光伏器件研究也逐漸成為學術界的熱點話題，其中作為第三代光伏器件—染料敏化太陽能電池由于制備工藝簡單（不需要手套箱、蒸鍍設備）、綠色環保（所需溶劑主要為醇溶性綠色型溶劑）、成本低廉等優勢一度在光電轉化研究前沿占據了重要的地位。

成果簡介

近日，河南大學光伏材料省重點實驗室高躍岳小組與華僑大學吳季懷教授課題組合作將表面富羥基的Mxene二維材料引入釕基染料（Z907）敏化太陽能電池光陽極，協同實現了器件染料吸附量增加、光陽極缺陷態抑制及載流子遷移率提升等功效。最終，通過器件性能優化，目標器件在6000lux的室內照明環境下實現了29.68%的較好效率。此外，該策略同樣可以適用于同源型的光電探測器件，目標器件展現出1.69×10¹¹?jones的較高檢測率和0.26s的較快平均響應時間。本研究工作為構筑高效的染料敏化太陽能電池和衍生的有機光電器件提供了一種簡單且高效的策略。

圖文導讀

圖1. 染料敏化太陽能電池器件的結構和制備過程

圖2. 染料敏化太陽能電池器件性能

圖3. Z907同源探測器器件性能

文獻信息

上述工作以"Holistically optimizing charge carrier dynamics enables high performance Z907-based dye-sensitized solar cells and photodetectors"為題發表在期刊ACS Applied Materials & Interfaces，論文鏈接為https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c13009。

河南大學碩士研究生何盛華為論文第一作者，河南大學高躍岳為該論文第一通訊作者，河南大學岳根田副教授、譚付瑞教授和華僑大學吳季懷教授為論文共同通訊作者。此外，該工作同時受到重慶大學陳姍姍老師的指導。研究工作主要由河南省自然科學基金等資助、河南省研究生英才項目資助。

延伸閱讀

高躍岳

河南大學光伏材料省重點實驗室研究員，碩士生導師，畢業于哈爾濱工業大學，師從張勇研究員/楊玉林教授，主要研究方向為有機太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、染料敏化太陽能電池。目前以第一或通訊作者在Nano Energy，Small，Journal of Materials Chemistry A，ACS Applied Materials&Interfaces，Solar RRL，Macromolecules等國際SCI期刊發表論文近20篇；申請國家發明專利10項，授權8項；主持國家自然科學基金、國家博士后面上基金、河南省自然科學基金等項目5項。

何盛華

河南大學光伏材料省重點實驗室學生，碩士三年級，師從高躍岳研究員，主要研究方向為染料敏化太陽能電池界面優化及染料設計合成研究、全無機鈣鈦礦太陽能電池性能研究。目前以第一作者或共同一作在ACS Applied Materials&Interfaces，Solar RRL，Journal of Alloys and Compounds發表SCI期刊3篇文章，主持河南大學研究生英才項目一項，授權發明專利1項，參加國內太陽能電池會議2次。