河南大学与华侨大学合作报道了光电效率超过29%的室内钌基染料敏化太阳能电池！

研究背景

随着世界人口爆炸式增加、传统化石能源不断消耗以及造成的环境污染问题不断加剧，开发新型可再生能源成为全球可持续发展的重要方向，其中太阳能由于储量丰富、分布地域广、使用无污染等诱人优势使得科研人员对太阳能转化的研究投入大量精力。近几十年来，将太阳能转化为电能的光伏器件研究也逐渐成为学术界的热点话题，其中作为第三代光伏器件—染料敏化太阳能电池由于制备工艺简单（不需要手套箱、蒸镀设备）、绿色环保（所需溶剂主要为醇溶性绿色型溶剂）、成本低廉等优势一度在光电转化研究前沿占据了重要的地位。

成果简介

近日，河南大学光伏材料省重点实验室高跃岳小组与华侨大学吴季怀教授课题组合作将表面富羟基的Mxene二维材料引入钌基染料（Z907）敏化太阳能电池光阳极，协同实现了器件染料吸附量增加、光阳极缺陷态抑制及载流子迁移率提升等功效。最终，通过器件性能优化，目标器件在6000lux的室内照明环境下实现了29.68%的较好效率。此外，该策略同样可以适用于同源型的光电探测器件，目标器件展现出1.69×10¹¹jones的较高检测率和0.26s的较快平均响应时间。本研究工作为构筑高效的染料敏化太阳能电池和衍生的有机光电器件提供了一种简单且高效的策略。

图文导读

图1. 染料敏化太阳能电池器件的结构和制备过程

图2. 染料敏化太阳能电池器件性能

图3. Z907同源探测器器件性能

文献信息

上述工作以"Holistically optimizing charge carrier dynamics enables high performance Z907-based dye-sensitized solar cells and photodetectors"为题发表在期刊ACS Applied Materials & Interfaces，论文链接为https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c13009。

河南大学硕士研究生何盛华为论文第一作者，河南大学高跃岳为该论文第一通讯作者，河南大学岳根田副教授、谭付瑞教授和华侨大学吴季怀教授为论文共同通讯作者。此外，该工作同时受到重庆大学陈姗姗老师的指导。研究工作主要由河南省自然科学基金等资助、河南省研究生英才项目资助。

延伸阅读

高跃岳

河南大学光伏材料省重点实验室研究员，硕士生导师，毕业于哈尔滨工业大学，师从张勇研究员/杨玉林教授，主要研究方向为有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池。目前以第一或通讯作者在Nano Energy，Small，Journal of Materials Chemistry A，ACS Applied Materials&Interfaces，Solar RRL，Macromolecules等国际SCI期刊发表论文近20篇；申请国家发明专利10项，授权8项；主持国家自然科学基金、国家博士后面上基金、河南省自然科学基金等项目5项。

何盛华

河南大学光伏材料省重点实验室学生，硕士三年级，师从高跃岳研究员，主要研究方向为染料敏化太阳能电池界面优化及染料设计合成研究、全无机钙钛矿太阳能电池性能研究。目前以第一作者或共同一作在ACS Applied Materials&Interfaces，Solar RRL，Journal of Alloys and Compounds发表SCI期刊3篇文章，主持河南大学研究生英才项目一项，授权发明专利1项，参加国内太阳能电池会议2次。