太阳能电池的发现为未来的城市打开了一扇新的窗户

未来的建筑可能会搭载Windows，可以自己发电，由于发现Jacqui Cole率领一个团队，来自剑桥大学的材料科学家，英国，目前在美国能源部（DOE）阿贡国家实验室。

科尔和他的同事们第一次确定了在一个完全装配的装置中工作的太阳能电池电极的分子结构。这项发表在纳米尺度上的发现有助于推进智能窗技术，使城市能够更接近能源可持续发展的目标。

“我们只需要在性能温和刺激使这些太阳能电池竞争。”–Jacqui Cole 1851皇家委员会2014设计的家伙，在阿贡。

实验是在染料敏化太阳能电池上进行的，它是透明的，因此非常适合在玻璃中使用。创建智能窗口技术的尝试受到电极和电解质之间许多未知的分子机制的限制，这些机制结合起来决定了设备的工作方式。

Cole说：“大多数以前的研究都是在不考虑电解质成分的情况下模拟了这些工作电极的分子功能。”。“我们的工作表明，这些化学成分可以清楚地影响太阳能电池的性能，所以我们现在可以利用这一知识调整离子，以提高光伏效率。”

为了发现这一点，科尔- 1851皇家委员会2014设计研究员和她的同事用中子反射仪探测电解质成分与染料敏化太阳能电池电极的相互作用和相互作用。中子反射技术，类似于X射线反射技术，允许科学家测量高分辨率薄膜的结构。但事实是这些测试是在一个类似窗口的系统中进行的，这是一个重大发现。

Cole说：“之前的研究考虑了设备外部的工作电极，所以没有办法确定不同的设备组件是如何相互作用的。”。“我们的工作标志着一个巨大的飞跃，因为这是世界上第一个应用现场中子反射染料敏化太阳能电池的例子。”

先前在这些太阳能电池中表征染料/二氧化钛界面的努力一直局限于在空气或溶剂介质中测定这种界面结构。由于这些限制，这些太阳能电池环境本质上是人工的，与窗口应用程序的相关性有限。

然而，随着这一发现，Cole和他的同事们已经超越了人工约束。这样，他们就可以更好地理解含二氧化钛的薄膜电极，一种天然存在于涂料、防晒剂和食用色素中的化合物，对太阳能电池的效率有着巨大的影响。

Cole说：“我们的工作表明，某些化学成分，其中一些成分迄今被忽视，可以明显地影响这些太阳能电池的光电性能。”。

更高效的太阳能电池可以使智能窗技术更接近市场，Cole补充说，科学几乎就在那里。

Cole说：“我们只是需要稍微提高性能，才能使这些太阳能电池具有竞争力，因为价格与性能之间的关系决定了太阳能电池产业的经济性。与其他太阳能电池技术相比，制造染料敏化太阳能电池是非常便宜的。

性能方面，这些电池最近打破了一项世界纪录，其功率转换效率为14.3%，使用两种共敏化的无金属有机染料的染料敏化电极。这些染料“承诺更便宜，更环保的合成路线和更大的分子设计灵活性比他们的金属含有同行，”根据该文件。

这项发现是由英国剑桥大学、澳大利亚核科学技术组织和英国卢瑟福阿普尔顿实验室的同事们共同完成的。研究人员正在继续将这种材料表征技术应用于染料敏化太阳能电池，这将揭示更多的分子秘密并引领未来能源应用。

阿贡国家实验室试图压制民族问题在科学和技术解决方案。全国第一个国家实验室，阿贡进行领先的基础和应用科学的几乎所有学科的科学研究。阿贡国家实验室的研究人员密切合作，从企业、高校、研究人员和联邦数百，州和市政机构帮助他们解决具体问题，推进美国的科学领导和准备迎接美好的未来。