新型雙面透光透明柔性可彎折染料敏化太陽能電池

傳統染料敏化太陽能電池由于對ITO的依賴使其成本較高，可彎折性能較差。柔性染料敏化太陽能電池由于其低成本，質量較輕，便于大規模生産成為目前研究的一大熱門領域。對太陽能電池的薄膜化與柔性化是提高其易用性和拓展其應用範圍的有效途徑。但是目前基于金屬絲的太陽能電池由于封裝困難，無法充分利用太陽光，柔性實現上的困難等而面臨諸多挑戰。

最近，beat365官方网站俞大鵬教授研究團隊的青年教師趙清副教授帶領博士研究生王偉等巧妙利用生長在金屬絲上排列有序的ZnO納米線陣列，發明了一種新型雙面透光，ITO free，柔性染料敏化太陽能電池。該電池利用沉積高密度整齊排列的ZnO納米線陣列的不鏽鋼絲作為光陽極，金屬鉑絲作為對電極，平行封裝在PET塑料薄膜内這樣一種簡單易行的辦法即可實現（見下圖）。研究表明，器件的光電轉化性能在彎折角度超過100度時仍能維持較高水平。由于此結構具備良好的空間對稱性，從正反兩面引入照射光均可得到幾乎相同的光電轉化效率，從而大大提高了對太陽光的利用效率。對光陽極不鏽鋼絲表面的鈍化處理有效避免了電池内部原電池反應的發生，有效提高了電池的時間穩定性和使用壽命。此外，該工作還系統研究了染料沉積時間對器件光伏性能的影響，為今後國際上同領域研究工作起到了有意義的指導作用。

該結構的染料敏化太陽能電池制作方法非常簡單，易于推廣，已在金、銀、銅、鎢等多種金屬絲上制成器件。金屬絲排列的構思可以利用紡織技術使用卷對卷工藝進行大規模生産，器件雙面透光、厚度超薄、可彎折性好，從而用法靈活，應用前景十分廣闊。研究結果于2012年4月12日發表在Advanced Functional Materials (IF= 8.49) (Wei Wang, Qing Zhao,* Heng Li, Hongwei Wu, Dechun Zou, Dapeng Yu*, Transparent, Double-Sided, ITO-Free, Flexible Dye-Sensitized Solar Cells Based on Metal Wire/ZnO Nanowire Arrays)http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201200168。

該研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部973計劃，以及人工微結構與介觀物理國家重點實驗室自主科研項目等的大力資助。