瑞士洛桑联邦理工学院的研究小组在染料敏化太阳能电池方面取得了一项新的效率记录——在阳光直射下效率达15.2%，在环境光照条件下效率达30.2%。

他们的主要成就是开发了一种可以吸收整个光谱的光敏剂材料的新组合。

该研究小组制作的染料敏化太阳能电池在阳光直射下的效率超过15%，在不同环境光条件下的效率超过30%。他们最近发表在《自然》杂志上的文章中描述了这种电池。

根据研究人员的解释，染料敏化太阳能电池通过光敏剂将光转化为电能。这些染料化合物吸收光，并将电子注入到氧化纳米晶体阵列中，然后以电流的形式收集。光敏剂附着在纳米晶介孔二氧化钛薄膜表面，二氧化钛薄膜被氧化还原活性电解质或固体电荷传输材料饱和。整个设计旨在通过将电子从光敏剂移动到诸如设备或存储单元之类的电输出来产生电流。

研究人员表示，最新的成果可以归结为光敏剂和其他成分的进步。提高效率的关键在于理解和控制二氧化钛纳米颗粒薄膜表面染料分子的排列，这有利于电荷的产生。一种方法是共敏化，这是一种化学制造方法，用两种或多种具有互补光学吸收的不同染料生产太阳能电池。

研究小组利用这种方法实现了新的效率记录，利用组合染料开发了一种可以吸收更多光谱的电池。找到能达到高光吸收和转换效率的染料组合是该小组面临的关键挑战，这需要漫长的分子设计、合成和筛选过程。

该研究小组通过开发一种技术，将羟肟酸衍生物的单层预先吸附在纳米晶介孔二氧化钛表面，成功地改进了两种新开发的光敏剂染料分子的组合。这减缓了两种敏化剂的吸附，并能够在二氧化钛表面形成有序和密集填充的敏化剂层。

使用这种方法，研究小组测试了染料敏化太阳能电池，在标准太阳光照下，效率达到迄今为止创纪录的15.2%。在超过500小时的测试中，电池也表现出了运行的稳定性。在不同光强条件下对电池进行测试发现，在环境光条件下，电池的效率最高可达30.2%。

染料敏化太阳能电池是透明的，可以很容易地制造出各种颜色。典型的应用场景包括天窗、温室或玻璃幕墙。由于它们重量轻、灵活，也适合用于便携式电子设备中。

关于太阳能电池，分享三本专著：

《染料敏化太阳电池》，化学工业出版社，2021年出版。

《染料敏化太阳能电池:新趋势和先进应用》，英文原版海外直订，Academic Press出版社，2021年出版。

《染料敏化太阳能电池：从理论基础到技术应用》，化学工业出版社，2013年出版。