了解电解质外加剂将改善染料敏化太阳能电池的性能

澳大利亚的一个研究小组已经证明，分子4-tert-butylpyridine (tBP)和1-methyl-benzimidazole (NMBI)作为最好的外加剂，在大幅度提高铜氧化还原介质的性能方面起着至关重要的作用。更好地了解外加剂在优化电解质性能中的作用，有助于研究在低光条件下更有效的染料敏化太阳能电池 (DSC)。

图1染料敏化太阳能电池原型器件。 Monash University供图

这项研究由Australian Centre for Advanced Photovoltaics (ACAP)资助并得到ARC Centre of Excellence in Exciton Science支持。研究人员发现了一种最能有效抑制的载流子复合损耗的外加剂组合，从而提高了太阳能电池的性能。染料敏化太阳能电池在荧光灯1000 lux条件下实现了高达34%的效率。这些电池使用含有各种外加剂组合的铜基电解质来达到这些效率值，而它们的结果各不相同。

来自Monash University和Exciton Science的共同第一作者Sebastian Fürer说：“研究人员以前有点担心，因为tBP能够与铜络合物相互作用,所有人都建议‘让我们尽量避免这种结合。’他们认为这对太阳能电池的性能是不利的。但我们仔细研究了一下，然后发现保留tBP非常重要，因为它减少了其中一个主要的损耗机制。” Fürer说新型铜氧化还原介质中采用正确的添加剂，这很有可能在未来提高DSC电池性能的工作中成为标准。“你不能把忽略它的作用，因为太阳能电池的效率会从9%降到1%以下。这是一个巨大的区别。”

共同第一作者Rebecca Milhuisen说：“我们的发现确定了阻止性能提高的关键损耗机制，这为开发低成本电荷运输材料用于下一代太阳能电池又迈出了一步。”

此外，Monash University的资深作者Udo Bach认为，这一发现将使研究人员能够成功设计和创造下一代更高效的材料。Bach 说：“过去几年来，可打印的低成本染料敏化太阳能电池的效率大为提高。在论文中，我们阐述了以前不知道的细节，这些化合物与太阳能电池中的其他外加剂的相互作用，是它们性能优越的关键因素。” 这项研究发表在《Advanced Energy Materials》(www.doi.org/10.1002/aenm.202002067).