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N-杂环卡宾铁(II)染料在染料敏化太阳能电池中具有应用前景：通过改变电解质提升性能

DOI：10.3390/ma12244181 期刊：Materials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 通过系统调节电解质组分，采用N-杂环卡宾铁(II)染料的染料敏化太阳能电池(DSCs)性能得到显著提升。电解质中锂离子浓度增加带来有益效果：全遮蔽电池的光电转换效率(PCE)最高达0.66%（相对于N719设定为100%时的11.8%），短路电流密度(JSC)提升使外量子效率最大值(EQEmax)达到约25%。研究1-烷基-3-甲基咪唑碘盐离子液体(ILs)中烷基链长度变化的影响显示：从n-甲基到n-丁基链延长会使JSC增加，整体效率最高达0.61%（相对于N719设定为100%时的10.9%），但n-己基链未带来PCE的进一步提升。电化学阻抗谱(EIS)结果支持JSC和开路电压(VOC)参数的变化趋势。将1-丙基-3-甲基咪唑碘盐离子液体的抗衡离子从I?改为[BF4]?后，N-杂环卡宾铁(II)染料DSCs获得高达4.90 mA cm?2的突出JSC值，但VOC较低（244 mV）。研究表明：电解质中锂离子浓度增加与1-烷基-3-甲基咪唑碘盐IL烷基链长度优化相结合，可使铁(II)敏化DSC性能达到部分含铜(I)染料电池的水平。
作者： Mariia Karpacheva，Vanessa Wyss，Catherine E. Housecroft，Edwin C. Constable
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过系统调节电解质组分，研究含N-杂环卡宾铁(II)染料的染料敏化太阳能电池(DSCs)的性能提升。

研究成果

研究表明，通过调节电解质组成（特别是锂离子浓度和离子液体中的烷基链长度），可显著提升亚铁离子敏化染料敏化太阳能电池的性能。实验观测到的最高效率为0.66%，相对于标准N719染料达到11.8%的相对值。该发现表明，进一步优化染料、氧化还原穿梭剂及电解质组分有望实现更优异的性能表现。

研究不足

该研究仅限于电解质组成对含N-杂环卡宾铁(II)染料的染料敏化太阳能电池(DSCs)性能的影响。这些发现可能不直接适用于采用其他类型染料或在不同操作条件下的DSCs。

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