一、项目概述
传统染料敏化太阳能电池由于对ITO的依赖使其成本较高，可弯折性能较差。柔性染料敏化太阳能电池由于其低成本，质量较轻，便于大规模生产成为目前研究的一大热门领域。对太阳能电池的薄膜化与柔性化是提高其易用性和拓展其应用范围的有效途径。但是目前基于金属丝的太阳能电池由于封装困难，无法充分利用太阳光，柔性实现上的困难等而面临诸多挑战。
二、适用范围
最近，北京大学物理学院俞大鹏教授研究团队的青年教师赵清副教授带领博士研究生王伟等巧妙利用生长在金属丝上排列有序的ZnO纳米线阵列，发明了一种新型双面透光，ITO free，柔性染料敏化太阳能电池。该电池利用沉积高密度整齐排列的ZnO纳米线阵列的不锈钢丝作为光阳极，金属铂丝作为对电极，平行封装在PET塑料薄膜内这样一种简单易行的办法即可实现（见下图）。研究表明，器件的光电转化性能在弯折角度超过100度时仍能维持较高水平。由于此结构具备良好的空间对称性，从正反两面引入照射光均可得到几乎相同的光电转化效率，从而大大提高了对太阳光的利用效率。对光阳极不锈钢丝表面的钝化处理有效避免了电池内部原电池反应的发生，有效提高了电池的时间稳定性和使用寿命。此外，该工作还系统研究了染料沉积时间对器件光伏性能的影响，为今后国际上同领域研究工作起到了有意义的指导作用。
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图 基于金属丝/ZnO纳米线阵列的双面透光，透明柔性染料敏化太阳能电池 |
该结构的染料敏化太阳能电池制作方法非常简单，易于推广，已在金、银、铜、钨等多种金属丝上制成器件。金属丝排列的构思可以利用纺织技术使用卷对卷工艺进行大规模生产，器件双面透光、厚度超薄、可弯折性好，从而用法灵活，应用前景十分广阔。研究结果于2012年4月12日发表在Advanced Functional Materials (IF= 8.49) (Wei Wang, Qing Zhao,* Heng Li, Hongwei Wu, Dechun Zou, Dapeng Yu*, Transparent, Double-Sided, ITO-Free, Flexible Dye-Sensitized Solar Cells Based on Metal Wire/ZnO Nanowire Arrays) http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201200168。
该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部973计划，以及人工微结构与介观物理国家重点实验室自主科研项目等的大力资助。
