卟啉染料敏化太阳能电池效率达到11%

（图1. Highly Efficient Mesoscopic Dye-Sensitized Solar Cells Based on Donor–Acceptor-Substituted Porphyrins）

研究员使用特制的卟啉衍生物染料制作的染料敏化太阳能电池（DSSC）实现了11%的光电转化效率。来自瑞士洛桑联邦高等工业学院，台湾的国立交通大学和国立中兴大学的研究员们相信这是使用不含钌的敏化剂首次达到如此高的转化效率，成果已发表在最新一期应用化学（Angew. Chem）杂志上。

染料敏化太阳能电池的优点在于其转化效率高，制作工艺简单，生产成本低。电池采用多孔的二氧化钛纳米晶体材料作为基板，上面覆盖吸收光的染料敏化剂。阳光穿过电池表面的透明电极照射在染料层激发电子跃迁，电子随后注入二氧化钛导带，之后穿过电极驱动外部电路，染料电池与植物中叶绿素吸收阳光的原理类似。

 （图2. 染料敏化太阳能电池原理，cnki）

染料敏化太阳能电池的研究热点在于寻找高效实用的敏化剂。比如，使用钌敏化剂已经能够达到高于11%的转化效率（日本夏普11.1%，2006）。而卟啉发色团也被用于敏化剂的研究，这种发色团存在于吸收阳光的光合细菌和植物当中，在可见光范围内有很高的吸收和发射系数同时具有可调的氧化还原电势。

目前，使用卟啉染料的染料敏化太阳能电池的效率在5%~7%之间。由Michael GRÄTZEL教授领导的研究小组使用了一种卟啉发色团作为施主-受主染料的桥梁。使用这种卟啉染料作为光敏剂的双层二氧化钛膜在标准光照测试条件下达到了11%的转化效率。实验同时表明，这种共轭染料可以与有互补吸收光谱的不含金属的另一种染料在二氧化钛膜（2.4mm）表面达到共敏化（co-sensitization）效果，提高系统性能。

研究员表示，这项研究证明了通过对卟啉染料的配位的设计提高光伏性能的可能性。下一步将研究共敏化方法在不同的二氧化钛膜上的表现。

文章作者：索比太阳能