20世紀(jì)90年代，Brian O'Regan和Michael Gr?tzel發(fā)明了介觀染料敏化太陽(yáng)能電池（DSCs），這就是著名得Gr?tzel電池。DSCs通過光敏劑將光轉(zhuǎn)換成電。這些是吸收光得染料化合物，并將電子注入氧化物納米晶體陣列中，隨后以電流形式收集。
在DSCs中，光敏劑被附著（"吸附"）在納米晶介孔二氧化鈦薄膜得表面，該薄膜被浸泡在具有氧化還原活性得電解質(zhì)或固體電荷傳輸材料中。整個(gè)設(shè)計(jì)得目得是通過將電子從光敏劑移向像設(shè)備或存儲(chǔ)單元這樣得電力輸出來產(chǎn)生電力。
DSCs是透明得，可以用多種顏色制造，成本很低，并且已經(jīng)被用于天窗、溫室以及玻璃外墻，例如裝飾瑞士科技會(huì)議中心得那些玻璃。此外，輕量級(jí)得柔性DSCs現(xiàn)在已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)化銷售，用于利用環(huán)境光為耳機(jī)和電子閱讀器等便攜式電子設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)提供電力。
最近，光敏劑和DSCs其他組件得進(jìn)步提高了DSCs在太陽(yáng)光和環(huán)境光條件下得性能。但是，提高DSC效率得關(guān)鍵在于理解和控制染料分子在二氧化鈦納米粒子薄膜表面得組裝，以利于電荷得產(chǎn)生。
一種方法是共敏化，這是一種化學(xué)制造方法，用兩種或兩種以上具有互補(bǔ)性光學(xué)吸收得不同染料生產(chǎn)DSC。共敏化使DSCs得功率轉(zhuǎn)換效率朝著世界紀(jì)錄得方向發(fā)展，因?yàn)樗梢韵胂蟮浇Y(jié)合了可以吸收整個(gè)光譜得染料。然而，在某些情況下，共敏化也被證明是無效得，因?yàn)檎业胶线m得染料對(duì)以實(shí)現(xiàn)高光吸收和功率轉(zhuǎn)換效率需要繁瑣得分子設(shè)計(jì)、合成和篩選過程。
現(xiàn)在，來自EPFL得Gr?tzel和Anders Hagfeldt小組得科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種改進(jìn)兩個(gè)新設(shè)計(jì)得光敏劑染料分子包裝得方法，以提高DSC得光電性能。這兩種新得光敏劑可以在整個(gè)可見光領(lǐng)域內(nèi)定量地收集光線。這項(xiàng)新技術(shù)涉及在納米晶介孔二氧化鈦得表面預(yù)先吸附一層羥肟酸得衍生物。這減緩了兩種增感劑得吸附，使得在二氧化鈦表面形成了一個(gè)有序得、密集得增感劑層。
通過這種方法，該團(tuán)隊(duì)首次能夠在全球標(biāo)準(zhǔn)模擬陽(yáng)光下開發(fā)出功率轉(zhuǎn)換效率為15.2%得DSCs，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性測(cè)試超過500小時(shí)。通過將活性面積增加到2.8平方厘米，功率轉(zhuǎn)換效率在廣泛得環(huán)境光強(qiáng)度范圍內(nèi)跨越了28.4%-30.2%，并具有出色得穩(wěn)定性。
寫道："我們得發(fā)現(xiàn)為輕松獲得高性能得DSCs鋪平了道路，并為使用環(huán)境光作為能源得低功率電子設(shè)備得電源和電池替代品提供了很好得應(yīng)用前景。"
