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    近日，中國科學院長春應用化學研究所高分子物理與化學國家重點實驗室王鵬研究員與瑞士科學家合作，在染料敏化太陽能電池研究方面取得重要進展，相關成果于6月29日在線發(fā)表于國際著名科學期刊《自然材料》上(Nature Materials, doi:10.1038/nmat2224)。

 

    目前染料敏化太陽能電池在氣團1.5G測試條件下功率轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到11.1% ，但是這種器件使用高揮發(fā)、高毒性的乙腈電解質(zhì)，大大阻礙了其實用化進程。不揮發(fā)的室溫離子液體為解決該問題提供了一種重要方案，但由于離子液體粘度高，所獲得器件的效率還不夠高。

 

    王鵬及其合作者通過將多種固體鹽混合來實現(xiàn)體系固液相變時墑增，從而獲得室溫離子液體(中國專利申請?zhí)枺?00710306662.1)。這一共熔鹽概念大大拓寬了室溫離子液體的材料選擇范圍。更重要的是：基于這些高晶格能固態(tài)離子材料的液態(tài)共熔鹽具有比傳統(tǒng)室溫離子液體更低的粘度和更高的電導率。以共熔室溫離子液體制備的太陽能電池功率轉(zhuǎn)化效率達8.2%，刷新了無溶劑染料敏化太陽能電池的世界記錄，該器件在加速老化測試條件下表現(xiàn)出優(yōu)良的穩(wěn)定性。他們還通過將離子遷移率和系統(tǒng)粘度關聯(lián)，修正了經(jīng)典的斯托克斯-愛因斯坦方程，闡明碘三離子在離子液體中的輸運除傳統(tǒng)的物理擴散外，還有物理擴散耦合電子交換的機制。另外他們首次觀察到介孔導體中的電子輸運受到陽離子張弛的影響。此研究將大大推動柔性染料敏化太陽能電池的商業(yè)化進程，為便攜電子器件(如手機、隨身聽、數(shù)碼相機、筆記本電腦等)提供新能源。此項工作被評審專家贊譽為“具有突破意義的工作”。

 

    本項目得到了國家自然科學基金、中科院“百人計劃”和國家重大科學研究計劃的資助。