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通过拉曼光谱直接动态观测染料敏化太阳能电池在原位工作条件下的电荷分离证据

DOI：10.1002/ange.201915824 期刊：Angewandte Chemie 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 界面在提升染料敏化太阳能电池（DSCs）能量转换性能方面起着重要作用。虽然已有诸多技术用于研究界面效应，但几乎所有研究都仅针对DSC的部分组件而非完整电池进行。因此，监测DSC的界面演变仍极具挑战性。本研究采用原位/工况共振拉曼（RR）光谱分析技术，动态追踪了DSC光伏转换过程。我们观测到光敏化过程中产生了新物质（即多碘离子和碘聚集体），并成功识别出分子尺度的动态证据：2,2'-联吡啶（bpy）的C═C键、NCS配体的S═C═N键以及光化学产物的谱带均呈现显著的强度与频率变化，这明确证实它们是电荷分离的重要路径。此外，RR光谱技术还可快速评估DSC的性能。
作者： Zhu Mao，Yutong Ye，Haiming Lv，Xiaoxia Han，Yeonju Park，Libin Zang，Bing Zhao，Young Mee Jung
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用原位/工况共振拉曼光谱研究染料敏化太阳能电池（DSCs）在工况条件下的动态界面演化及电荷分离路径。

研究成果

原位/工况拉曼光谱技术可在器件工作状态下，对染料敏化太阳能电池中动态界面演化过程进行无创、无损的微观研究。通过直接观测染料与电解质相关分子的再生过程，以及电荷分离路径与分子振动间的相互作用，可补充现有DSC作用机理认知。该技术还发现了新物种的生成及不良副反应的存在，为优化太阳能电池性能提供了新见解。

研究不足

该研究聚焦于一种采用KI/I2液态电解质和N719染料的特定类型染料敏化太阳能电池(DSC)，其结论可能不直接适用于其他类型的DSC。原位/工况拉曼光谱技术虽功能强大，但在检测所有可能的界面现象时可能存在灵敏度和分辨率方面的局限。

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