新型太陽(yáng)能電池介紹
染料敏化太陽(yáng)電池
染料感光太陽(yáng)電池（Dye-sensitized solar cell，DSSC）是新被開發(fā)出來(lái)的一種嶄新的太陽(yáng)電池。DSsC也被稱為Grätzel cell，因?yàn)槭窃?991年由Grätzel等人發(fā)表的構(gòu)造和一般光伏特電池不同，其基板通常是玻璃，也可以是透明且可彎曲的聚合箔（polymer foil），玻璃上有一層透明導(dǎo)電的氧化物（transparent conducting oxide，TCO）通常是使用FTO（SnO2:F），然后長(zhǎng)有一層約10微米厚的porous納米尺寸的 TiO2粒子（約10～20 nm）形成一nano-porous薄膜。然后涂上一層染料附著于TiO2的粒子上。通常染料是采用ruthenium polypyridyl complex。上層的電極除了也是使用玻璃和TCO外，也鍍上一層鉑當(dāng)電解質(zhì)反應(yīng)的催化劑，二層電極間，則注入填滿含有iodide/triiodide電解質(zhì)。雖然DSC電池的最高轉(zhuǎn)換效率約在12%左右（理論最高29﹪），但是制造過(guò)程簡(jiǎn)單，所以一般認(rèn)將大幅降低生產(chǎn)成本，也同時(shí)降低每度電的電費(fèi)。
串疊型電池
串疊型電池（Tandem Cell）屬于一種運(yùn)用新穎原件結(jié)構(gòu)的電池，借由設(shè)計(jì)多層不同能隙的太陽(yáng)能電池來(lái)達(dá)到吸收效率最佳化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由理論計(jì)算可知，如果在結(jié)構(gòu)中放入越多層數(shù)的電池，將可把電池效率逐步提升，甚至可達(dá)到50%的轉(zhuǎn)換效率。
光纖太陽(yáng)能電池
光纖太陽(yáng)能電池（Fiber-based solar cell 或者Fiber cell）由美國(guó)Wake Forest University納米與分子研究中心首先提出，并在美國(guó)《AppliedPhysics Letters》（doi:10.1063/1.3263947）和《Physical Review B》（DOI: 10.1103/PhysRevB.84.085206,2011）上報(bào)道了這種電池的最新成果。它利用特有的光纖結(jié)構(gòu)，并結(jié)合有機(jī)吸收層，達(dá)到了超出平面電池的吸收效率，并已被證明能夠很好的應(yīng)用到超光強(qiáng)的聚光型電站中。
透明電池
據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國(guó)能源部布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們研發(fā)出了一種可吸收光線并將其大面積轉(zhuǎn)化成為電能的新型透明薄膜。這種薄膜以半導(dǎo)體和富勒烯為原料，具有微蜂窩結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期的《材料化學(xué)》雜志上，論文稱該技術(shù)可被用于開發(fā)透明的太陽(yáng)能電池板，甚至還可以用這種材料制成可以發(fā)電的窗戶?！∵@種材料由摻雜碳富勒烯的半導(dǎo)體聚合物組成。在嚴(yán)格控制的條件下，該材料可通過(guò)自組裝方式由一個(gè)微米尺度的六邊形結(jié)構(gòu)展開為一個(gè)數(shù)毫米大小布滿微蜂窩結(jié)構(gòu)的平面。
負(fù)責(zé)該研究的美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室多功能納米材料中心的物理化學(xué)家米爾恰·卡特萊特說(shuō)，雖然這種蜂窩狀薄膜的制作采用了與傳統(tǒng)高分子材料（如聚苯乙烯）類似的工藝，但以半導(dǎo)體和富勒烯為原料，并使其能夠吸收光線產(chǎn)生電荷這還是第一次。
據(jù)介紹，該材料之所以還能在外觀上保持透明是因?yàn)榫酆衔镦溨慌c六邊形的邊緣緊密相連，而其余部分的結(jié)構(gòu)則較為簡(jiǎn)單，以連接點(diǎn)為中心向外越來(lái)越薄。這種結(jié)構(gòu)具有連接作用，同時(shí)具有較強(qiáng)的吸收光線的能力，也有利于傳導(dǎo)電流，而其他部分相對(duì)較薄也更為透明，主要起透光的作用。
研究人員通過(guò)一種十分獨(dú)特的方式來(lái)編織這種蜂窩狀薄膜：首先在包含聚合物以及富勒烯在內(nèi)的溶液中加入一層極薄的微米尺度的小水滴。這些水滴在接觸到聚合物溶液后就會(huì)自組裝成大型陣列，而當(dāng)溶劑完全蒸發(fā)后，就會(huì)形成一塊大面積的六邊形蜂窩狀平面。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)聚合物的形成與溶劑的蒸發(fā)速度緊密相關(guān)，這相應(yīng)地又會(huì)決定最終材料的電荷傳輸速度。溶劑蒸發(fā)得越慢，聚合物的結(jié)構(gòu)就越緊湊，電荷傳輸速度也就越快。
“這是一種成本低廉而效益顯著的制備方法，很有潛力從實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用到大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)之中。”卡特萊特說(shuō)。
通過(guò)掃描探針式電子顯微鏡和熒光共焦掃描顯微鏡，研究人員證實(shí)了新材料蜂窩結(jié)構(gòu)的均勻性，并對(duì)其不同部位（邊緣、中心、節(jié)點(diǎn)）的光學(xué)性質(zhì)和電荷產(chǎn)生情況進(jìn)行了測(cè)試。
卡特萊特表示：“我們的工作讓人們對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)的光學(xué)特征有了更深的了解。下一步我們計(jì)劃將這種材料應(yīng)用于透明且可卷曲的柔性太陽(yáng)能電池以及其他設(shè)備的制造當(dāng)中，以推動(dòng)這種蜂窩薄膜盡快進(jìn)入實(shí)用階段。”
金屬氧化物太陽(yáng)能電池
美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員最新研究發(fā)現(xiàn)，加熱鐵銹之類金屬氧化物，可以提升特定太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率和能量?jī)?chǔ)存效率。
斯坦福大學(xué)研究人員在不同溫度條件下測(cè)試三種金屬氧化物，分別是釩酸鉍、氧化鈦和氧化鐵，所獲結(jié)果超出預(yù)想：溫度升高時(shí)，電子通過(guò)這三種氧化物的速率加快，所產(chǎn)生的氫氣和氧氣量相應(yīng)增加。而以陽(yáng)光加熱金屬氧化物，所產(chǎn)生的氫氣可以增加一倍。
綜合利用熱量和陽(yáng)光，以金屬氧化物為轉(zhuǎn)換材料，借助對(duì)水分子的分解，高效儲(chǔ)存太陽(yáng)取之不盡的能量，可以按需供應(yīng)能源。
