近日，中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室王鹏研究员与瑞士科学家合作，在染料敏化太阳能电池研究方面取得重要进展，相关成果于6月29日在线发表于国际著名科学期刊《自然材料》上(Nature Materials, doi:10.1038/nmat2224)。

 

    目前染料敏化太阳能电池在气团1.5G测试条件下功率转化效率已经达到11.1% ，但是这种器件使用高挥发、高毒性的乙腈电解质，大大阻碍了其实用化进程。不挥发的室温离子液体为解决该问题提供了一种重要方案，但由于离子液体粘度高，所获得器件的效率还不够高。

 

    王鹏及其合作者通过将多种固体盐混合来实现体系固液相变时墒增，从而获得室温离子液体(中国专利申请号：200710306662.1)。这一共熔盐概念大大拓宽了室温离子液体的材料选择范围。更重要的是：基于这些高晶格能固态离子材料的液态共熔盐具有比传统室温离子液体更低的粘度和更高的电导率。以共熔室温离子液体制备的太阳能电池功率转化效率达8.2%，刷新了无溶剂染料敏化太阳能电池的世界记录，该器件在加速老化测试条件下表现出优良的稳定性。他们还通过将离子迁移率和系统粘度关联，修正了经典的斯托克斯-爱因斯坦方程，阐明碘三离子在离子液体中的输运除传统的物理扩散外，还有物理扩散耦合电子交换的机制。另外他们首次观察到介孔导体中的电子输运受到阳离子张弛的影响。此研究将大大推动柔性染料敏化太阳能电池的商业化进程，为便携电子器件(如手机、随身听、数码相机、笔记本电脑等)提供新能源。此项工作被评审专家赞誉为“具有突破意义的工作”。

 

    本项目得到了国家自然科学基金、中科院“百人计划”和国家重大科学研究计划的资助。