（圖1. Highly Efficient Mesoscopic Dye-Sensitized Solar Cells Based on Donor–Acceptor-Substituted Porphyrins）

研究員使用特制的卟啉衍生物染料制作的染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）實(shí)現(xiàn)了11%的光電轉(zhuǎn)化效率。來(lái)自瑞士洛桑聯(lián)邦高等工業(yè)學(xué)院，臺(tái)灣的國(guó)立交通大學(xué)和國(guó)立中興大學(xué)的研究員們相信這是使用不含釕的敏化劑首次達(dá)到如此高的轉(zhuǎn)化效率，該成果已經(jīng)在一些重要期刊上發(fā)布。

染料敏化太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn)在于其轉(zhuǎn)化效率高，制作工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。電池采用多孔的二氧化鈦納米晶體材料作為基板，上面覆蓋吸收光的染料敏化劑。陽(yáng)光穿過(guò)電池表面的透明電極照射在染料層激發(fā)電子躍遷，電子隨后注入二氧化鈦導(dǎo)帶，之后穿過(guò)電極驅(qū)動(dòng)外部電路，染料電池與植物中葉綠素吸收陽(yáng)光的原理類(lèi)似。

（圖2. 染料敏化太陽(yáng)能電池原理，cnki）

染料敏化太陽(yáng)能電池的研究熱點(diǎn)在于尋找高效實(shí)用的敏化劑。比如，使用釕敏化劑已經(jīng)能夠達(dá)到高于11%的轉(zhuǎn)化效率（日本夏普11.1%，2006）。而卟啉發(fā)色團(tuán)也被用于敏化劑的研究，這種發(fā)色團(tuán)存在于吸收陽(yáng)光的光合細(xì)菌和植物當(dāng)中，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有很高的吸收和發(fā)射系數(shù)同時(shí)具有可調(diào)的氧化還原電勢(shì)。

目前，使用卟啉染料的染料敏化太陽(yáng)能電池的效率在5%~7%之間。由Michael GR?TZEL教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組使用了一種卟啉發(fā)色團(tuán)作為施主-受主染料的橋梁。使用這種卟啉染料作為光敏劑的雙層二氧化鈦膜在標(biāo)準(zhǔn)光照測(cè)試條件下達(dá)到了11%的轉(zhuǎn)化效率。實(shí)驗(yàn)同時(shí)表明，這種共軛染料可以與有互補(bǔ)吸收光譜的不含金屬的另一種染料在二氧化鈦膜（2.4mm）表面達(dá)到共敏化（co-sensitization）效果，提高系統(tǒng)性能。

研究員表示，這項(xiàng)研究證明了通過(guò)對(duì)卟啉染料的配位的設(shè)計(jì)提高光伏性能的可能性。下一步將研究共敏化方法在不同的二氧化鈦膜上的表現(xiàn)。