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          太陽能光電化學轉換研究的回顧與展望
          發布者:admin    發布時間:2015-4-11

          引言

             進入二十世紀以來,人類的工業文明得以迅猛發展,由此引發的能源危機和環境污染成為急待解決的嚴重問題,利用和轉換太陽能是解決世界范圍內的能源危機和環境問題的一條重要途徑。世界上第一個認識到光電化學轉換太陽能為電能可能實現的是Becquere1,他在1839年發現涂布了鹵化銀顆粒的金屬電極在電解液中產生了光電流,以后Brattain、Garrett及Gerisher等人先后提出和建立了一系列有關光電化學能量轉換的基本概念和理論,開辟了光電化學研究的新領域。1972年Honda和Fujishima應用n-TiO2電極成功的進行太陽能光分解水制氫,使人們認識到光電化學轉換太陽能為電能和化學能的應用前景。從此,以利用太陽能為背景的光電化學轉換成為一個非;钴S的科學研究前沿。光電化學太陽電池的一個突出的特點是材料制備工藝簡單,即使應用多晶半導體也可期望獲得有較高的能量轉換效率,可大大降低成本,增加大規模應用的可能性,因此光電能量的直接轉換成為最引人注目的一個重要研究方面。

             我國自1978年進行光電化學能量轉換方面的研究,其進展情況可大致分為三個階段:七十年代后期,為尋找廉價光電化學轉換太陽能的方法和途徑廣泛地進行了各種半導體電極/電解液體系的光電化學轉換研究;八十年代中期,隨著人工化學模擬光合作用研究的深入,有機光敏染料體系的光電能量轉換很快興起并得到很大發展;九十年代以來,由于新材料的誕生和迅速發展,新型納米結構半導體和有機/納米半導體復合材料成為光電化學能量轉換研究的主要對象和內容。

             1常規和非常規半導體電極的光電化學太陽電池

             用于光電化學太陽電池中半導體電極研究的材料包括有:Si、Ⅱ-Ⅵ族化合物CdX(X=S、Se、Te)、Ⅲ-Ⅴ族化合物(GaAs、InP)、二硫族層狀化合物(MoS2、FeS2)、三元化合物(CuInSe2、CuInS2、AgInSe2)及氧化物半導體(TiO2、ZnO、Fe2O3)等,其中窄禁帶半導體(Eg≤2.0eV)可獲得較高的光電轉換效率,但存在光腐蝕現象,寬禁帶半導體(Eg≥3.0eV)有良好的穩定性,但對太陽能的吸收率低。因此大量的研究工作都是圍繞提高光電效率和穩定性進行的。

             同固體太陽電池一樣,Si在光電化學電池研究中也是一個重點對象。Si是較理想的光電極材料,但在電解質水溶液中容易光腐蝕,其表面生成SiOX絕緣層使光電流急驟衰減。因此,克服光腐蝕是Si光電化學電池研究的主要內容。在n-Si電極表面化學沉積Au,形成Au與Si表面滲合層,可減少光腐蝕;用電沉積法將聚丁基紫精修飾于p-Si電極表面,也使光腐蝕明顯下降。n型和P型外延硅(n/n+-Si、p/n+-Si)電極由于電荷分離效率高,其光電流較大。通過表面修飾幾個納米厚的金屬層(Pt、Ni、Au、Cu、Co),進一步提高光穩定性,可以獲得光電性能優越的光電化學電池。其中以真空蒸鍍或濺射方法在外延硅表面修飾Pt或Ni以及Pt/Ni(Ni/Pt)復合層的效果較好,如Pt/n/n+-Si和Pt/p/n+-Si電極在KBr-Br2電解液中光電轉換效率分別達到12.2%和13.6%,用MOCVD方法在p/p+-Si電極表面覆蓋TiO2薄膜形成異質結結構,不僅提高了光穩定性能,而且在一定電壓下光電流增大了10倍。用同樣的方法覆蓋α-Fe2O3,和ZnO薄膜也得到了類似的結果。用LB膜技術在n-Si電極表面修飾排列有序的Pt團簇(平均直徑為4nm),其開路電壓達到了0.685V。金屬和金屬氧化膜的表面修飾加速了光生空穴的界面轉移,從而有效抑制了電極自身光腐蝕,同時也提高了光電性能。

             Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體CdX(X=S、Se、Te)是光電化學研究較為普遍的光電極材料,其主要優點是可用多種方法如粉末壓片法、涂敷法、真空沉積、化學氣相沉積、電沉積、化學溶液沉積以及噴涂熱解法等制備,得到轉換效率較高的多晶或薄膜光電極,這些方法價格低廉、簡單易行,多數還可適用于大面積制備。在CdX(X=S、Se、Te)化合物中CdS的能隙較大(Eg=2.4eV),只能吸收小于517nm波長的太陽光,曾用壓片燒結、涂敷、噴涂熱分解制備各種CdS電極并用RuS2進行光譜敏化,將吸收截止波長由517nm延長至890nm,但轉換效率都很低,因此研究的重點是CdSe和CdTe電極。用涂敷法在各種金屬基底(鈦、鉻、鉬、鉑)、非金屬基底(二氧化錫、石墨、破碳)上都可成功制備性能穩定、重現性好的CdSe薄膜電極。在金屬基底CdSe薄膜結合力強,界面電阻小,經過電極表面的化學刻蝕和光化學刻蝕獲得了7%的能量轉換效率。進一步控制熱處理氣氛中的含氧量使轉換效率提高至8.3%。制備中用Te替代部份Se形成CdSe和CdSexTe1-x薄膜電極,其光譜響應范圍與X值大小有關,當調X=0.63時能量轉換效率達到12.3%。CdTe具有吸收太陽光能的最佳能隙(Eg=1.4eV),其單晶電極在多硫溶液中達到15.6%的光電轉換效率,但用電沉積法制備多晶薄膜電極卻只獲得3.6%的轉換效率。比較CdX(X=S、Se、Te)光電極性能不難看出,CdSe和CdSexTe1-x薄膜的光電性能和穩定性能優于CdS和CdTe電極,是光電化學研究中有發展前途的光電極材料。在CdS和CdTe薄膜的研究中證明了表面修飾也是改善光電性能的有效措施,研究Au、Pt、Ru和Pd等貴金屬修飾CdS和CdTe電極,發現貴金屬在電極表面的構型不同會產生不同效果,大量的Pt島覆蓋電極表面降低了電極界面光電化學反應的極化,增大了反應的交換電流,是電極界面光電催化的最佳構型。Pd的修飾形成了金屬致密層,結果使光電性能下降,產生與Pt修飾相反的效果。用LB膜技術實現分子取向、排列結構和濃度可控的條件下研究具有不同氧化還原電位和傳遞電荷性質的二茂鐵衍生物修飾CdSe,薄膜電極,將電極表面的微觀分子設計與宏觀電極過程聯系起來,為修飾分子的優化提供大量信息,使半導體電極表面修飾技術有很大的提高和發展。

             對Ⅲ~Ⅴ族化合物半導體主要研究GaAs和InP單晶電極,它們具有吸收太陽光能的最佳帶隙,可以構成高效的光電化學電池。n-GaAs電極在多硒溶液中有較好的穩定性,經H2SO4-H2O2混合溶液的反復刻蝕,再吸附Ru3+離子后有效降低表面復合,使光電轉換效率大大提高,接近于20%。n-InP電極的晶面取向和摻雜濃度對光電性能有很大影響,摻雜濃度低(1016cm-3)的光電流、光電壓優于摻雜濃度高(1018cm-3)的電極;在Fe2+/Fe3+酸性溶液中,性能穩定,轉換效率達到18%,p-InP電極在V2+/V3+溶液中表面經Ag修飾和電鍍Cu改善背面接觸后效率達到18.8%。

             過渡金屬二硫族層狀化合物具有特殊的電子結構,其過渡金屬存在分離的d軌道,受激電子在d-d軌道間躍遷,最大躍遷能為1.1eV-1.8eV,而且不影響化學鍵,因此其光穩定性好。研究天然晶體MoS2電極發現其光電性能存在各向異性的特征,電極的表面性質是決定光電性能的關鍵因素,通過離子特性吸附和表面活性劑處理都能明顯提高光電流和光電壓,FeS2電極則可通過界面配位化學途徑來改善其光電性能。

             在三元半導體化合物中研究了CuInS2和CuInSe2及其固溶體的燒結多晶電極,通過固溶體的組成變化來改變電極的能隙及電子親合勢,得到CuInS2(1.51eV)、CuInS1.5Se0.5(1.44eV)、CuInSSe(1.24eV)、CuInS0.5Se1.5(1.13eV)和CuInSe2(1.04eV)不同組成的三元化合物多晶電極,在多硫溶液中以CuInS2,電極的光電流、光電壓最大,轉換效率達到1.8%,而且間斷運行一年光電性能未見衰減。AgInSe2電極在多碘溶液中的光電化學性能優于CuInSe2。

             氧化物半導體一般具有很好的光穩定性能,但存在的問題是能量轉換效率較低,因此研究的重點是通過光譜敏化、離子摻雜和光電催化作用來改善其光電性能。最有代表性的是TiO2,熱氧化制備的多晶薄膜電極在通氮無氧的K4Fe(CN)6和HClO4混合溶液中浸漬,由于K4Fe(CN)6與TiO2表面中的Ti4+形成電荷轉移配合物,使TiO2的吸收光譜由400nm擴展到600nm以上。另外,還研究了銥和鈷對TiO2電極光電化學反應的催化作用,銥以大量微孔的透光層形式,鈷則以高度分散的微島固定在TiO2電極表面,都能快速捕獲光生空穴催化界面光反應氧化,將鈷微粒載在多孔銥層產生了更大的光電流,說明銥和鈷的聯合作用比單一催化劑有更好效果,ZnO電極只能吸收紫外光用染料羅丹明日B進行光譜敏化,明顯增加了可見光波長區(400nm-700nm)的光電流。α-Fe2O3薄膜電極用二茂鐵化學真空沉積(VCD法)在高純Ti層上制備,其工作光譜擴展至670nm,比α-Fe2O3能隙相對應的550nm紅移了120nm,這是歸因于在熱處理過程中Ti由基底擴散而導致的摻雜效應。

             2.有機光敏染料的光電能量轉換

             自然界綠色植物的光合作用是已知最為有效的太陽光能轉換體系。許多人利用類似葉綠素分子結構的有機光敏染料設計人工模擬光合作用的光能轉換體系,進行光電轉換的研究。由于有機光敏染料可以自行設計合成,與無機半導體材料相比,材料選擇余地大,而且易達到價廉的目標。如金屬卟啉和金屬酞菁是大Π共軛有機分子與金屬組成的配合物,具有較高的化學穩定性,能較強吸收可見光譜,作為有機光伏材料,它是目前廣泛研究的對象。

             2.1單層有機光敏染料電極

             用真空沉積、旋轉涂布和電化學沉積等方法,將有機染料修飾在金屬、導電玻璃或半導體表面上,在電解液中研究其光電性能。在不同金屬卟啉化合物中以Zn、Mg為中心金屬的光電性能最佳。不同功能取代基如羥基、硝基、胺基、羧基、甲基等對光電性能有明顯的影響,說明可以通過改變功能取代基的種類和位置來優化其光電性能。金屬酞菁化合物的光電性能也與中心金屬密切相關,三價、四價酞菁化合物(AlClPc,GaClPc,InClPc,SiCl2Pc,GeCl2,TiOPc,VOPc)比二價金屬酞菁化合物(ZnPc,MgPc,CoPc,SnPc,PbPc,FePc,NiPc)的光電性能優越,這是因為三價、四價金屬酞菁的光譜響應較寬,而且分子中的氯原子和氧原子有利于電子傳遞。酞菁銅的電化學聚合膜由于聚合物分子比單體具有更大的共軛體系,電子更易于移動和遷移,而且電聚膜與墊底接觸電阻小,因此表現出比其單體更佳的光電性能。除有機光敏染料外,影響光電性能的還有電解液的酸堿性和氧化還原性質以及環境中的氧化性和還原性氣氛等。

             2.2雙層有機光敏染料電極

             金屬卟啉的最大吸收在410nm左右,大于410nm波長的光吸收較弱,金屬酞菁則在600-700nm波長有較強的光吸收,將不同光譜響應的二種有機染料如四吡啶卟啉或四甲苯基卟啉與酞菁鋅或酞菁鋁組合形成雙層結構電極,擴展了吸收太陽光譜響應范圍,產生明顯的光電性能加合效應。

             具有不同半導體性質的有機光敏染料可以構成雙層有機p/n結電極,即有機固態異質結太陽電池,如n型的北紅類與P型的酞菁類化合物組成的有機異質結太陽電池ITO/MePTC/MPc/Ag(MePTC為北紅衍生物,MPc為InClPc、VOPc、GaClPc、TiOPc、H2Pc、ZnPc),其吸收光覆蓋了400nm900nm波長的可見光能(MePTC吸收400nm一600nm,MPc吸收600nm900nm波長的可見光),使光電流從單層染料電他的幾微安增大到幾百微安,電他的填充因子和光電轉換效率也顯著提高,吸收和熒光光譜研證明MePTC向MPc進行了能量轉移,各種MPc在真空鍍膜中形成不同分子排列的結構對激子遷移產生影響,因此表現出不同的光電特性。在InClPc膜中進一步用VOPc摻雜改善了InClPc固體膜的晶體狀態,使光電流和填充因子呈現出增效行為。說明有機分子的摻雜是提高有機太陽電池光電轉換效率的一條有效的途徑。

             2.3有機光敏染料分子的有序組合

             有機光敏染料(S)和電子給體(D)或受體分子(A)鍵合的多元光敏偶極分子(S-D-A)作為模擬光合作用反應中心的模型化合物。近來研究非;钴S,如酞菁與球烯分子C60構成電荷轉移復合物。卟啉、酞菁與電子受體蔥酮鍵合的二元分子由于加速了分子內光敏電子轉移速度,使光電流和光電壓都比單元染料分子大。為更好模擬植物光合作用在高度有序體系中進行的高效光能轉換,設計合成一系列的二元、三元及四元光敏偶極分子,如卟啉-紫精(S-A)、卟啉-紫精-咔唑(S-A-D),卟啉-對苯二酯-紫精-咔唑(S-A1-A2-D)酞菁-紫精-二茂鐵(S-A-D)等。用LB膜技術將分子進行有序組合,研究不同結構的多元偶極分子通過多步電荷轉移過程,提高了電荷分離效率,使它們的光電流和光電壓:四元分子>三元>二元.>單元分子。進一步對分子的排列、空間取向和分子問距等進行優化使電荷分離態壽命延長至微秒級。這不僅為人工模擬光合作用光能轉換的研究提供了大量的科學信息,而且設計合成了一大批性能穩定、結構新穎的多元光敏偶極分子,為深入研究有機光敏染料體系的能量轉換和發展有機/納米半導體復合光電材料奠定了良好基礎。

             3.納米結構半導體電極的光電能量轉換

             九十年代以來隨著納米結構半導體材料的發展,為新一代光電轉換材料的研究指明了方向。半導體納米結構材料具有不同于體材料的一些光學、電學特性,對光電化學能量轉換過程產生重要的影響,隨著新材料的引進,相關的新概念、新理論和新技術也大大充實了半導體光電化學研究內容,成為當前光電化學研究中最為活躍的一個新領域,半導體光電化學的研究進入了一個新階段。

             3.1超晶格量子階半導體電極

             超晶格量子階半導體是由兩種不同的半導體材料交替生長厚度為幾到幾十原子層的超薄層,形成一個比原晶格大若干倍的新周期結構的人工半導體晶體。超晶格量子阱半導體電極具有獨特的晶體結構和優于體材料的光電特性,如激子二維運動受限,不僅壽命長而且光吸收性能強,在相同濃度下載流子遷移率比體材料大,熱載流子壽命大,增強了熱載流子效應等,有利于提高光電轉換效率,而且可以在單分子層水平上通過選擇半導體材料的種類,調節勢壘高度、勢阱層的厚度等結構參數,設計生長高量子產率的超晶格量子阱電極。實現“能帶工程”在光電化學能量轉換中的應用。用分子束外延法設計生長適合于光電化學研究的晶格匹配型GaAs/A1xGa1-xAs量子阱電極(兩種半導體材料的晶格常數之差小于1%)和應變型InxGa1-xAs/GaAs量子阱電極(兩種半導體材料的晶格常數之差大于1%),研究其在非水溶液中的光電轉換性能以及阱寬、壘寬、外壘及周期等因素對光電性能的影響。在室溫下觀察到對應于激子強吸收的光電流峰,隨量子阱寬度從10nm減小到5nm,量子阱內能級分離程度增加,激子光電流峰明顯藍移,呈現顯著的光電化學量子化效應和強激子光吸收性能,而阱寬10nm的單量子阱光電流量子產率與阱寬5nm的單量子阱量子產率基本相同,表現出二維激子的光吸收與量子阱寬基本無關的特性。但外壘厚度的增加,不利于光生載流子的界面電荷轉移,激子強吸收效應退化。在多量子阱電極中的各量子阱是獨立地參與界面電荷轉移的,多量子阱電極的量子產率基本上可認為是各量子阱的加和。在以上研究的基礎上成功設計生長了50周期四種不同阱寬GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱電極,其激子吸收覆蓋了整個測量波長,在二茂鐵乙腈溶液中量子產率為GaAs體電極的三倍,表現出優良的光電轉換性能。

             通過多種瞬態、穩態技術的研究得到不同于體材料的界面熱力學和動力學性能,如GaAs/AlxGa1-xAs量子阱電極在非水溶液中空間電荷層電場分布——量子阱中是勻強電場。內壘則為較理想的耗盡層模型。量子限制Stark效應受溶液氧化還原離子與電極表面相互作用強弱的影響。實驗結果和理論計算都表明,量子阱電極的表面復合速率比體材料GaAs慢,這是由于量子阱中的光生載流子主要通過熱發射進行分離,限域在量子阱中空穴熱發射到價帶連續帶能級的時間比電子快數百倍,因此空穴界面分離速率遠高于電子。這也是GaAs/A1xGa1-xAs電極量子產率高的一個重要原因。另外GaAs/AlxGa1-xAs和InxGa1-x/GaAs兩種量子阱在非水溶液中都表現出光生載流子界面隧穿電荷轉移所導致的不同于體材料的光電流一電壓關系的異常行為。3.2納晶多孔半導體薄膜電極

             納晶多孔電極是另一類研究較多的納米結構半導體電極,它是由幾納米到幾十納米的半導體納晶粒子組成的具有三維網絡多孔結構的薄膜電極,保持了半導體納米顆粒的量子尺寸效應、表面效應、介電效應以及所導致不尋常的光電化學行為。常用的涂敷法、化學沉積法、電化學沉積法、等離子體沉積法等方法在控制一定條件下都可用于制備納晶多孔半導體薄膜。目前研究較多的是TiO2納晶多孔薄膜,用溶膠-凝膠法或水熱法制備的納米膠粒直接涂敷在導電玻璃上,燒結后形成了比表面、比體材料多晶薄膜大1000倍的納晶薄膜,在電解液中正面光照比背面光照得到的光電流小,表明光生電子在具有多孔性質的納晶薄膜中的輸運是濃度梯度下的擴散輸運機制,而不是體材料電極在空間電荷電場驅動下進行電荷輸運。在經過TiCl4和HCl表面改性后,光電性能明顯改善,表面態密度的減小和電子輸運通道的改善是主要原因。

             用化學沉積和電沉積法制備平均粒徑為幾個納米到十幾納米的CdSe和CdTe納晶薄膜,在多硫溶液中得到的光電流譜呈現光電流起始波長隨納晶粒徑減小而蘭移的量子尺寸效應。瞬態光電流和光電壓譜研究了光生空穴和電子擴散控制的界面動力學機制,由于納晶粒徑小其界面不存在空間電荷層,光生電荷的分離主要依賴于光生空穴和電子進行界面氧化還原反應的速度差別,因此與體材料電極的界面電荷轉移行為主要不同之處是界面復合速度較大,而且存在著經過表面態的間接電荷轉移過程。另外還用表面光電壓譜研究了CdS、Fe2O3、Nb2O5,等納晶薄膜的光伏特性。

             4.有機/納米半導體復合薄膜的光電化學太陽電池

             在納米結構半導體和有機光敏染料新型光電功能材料發展的基礎上,將二種材料的不同光電功能特性進行有機的結合,通過染料分子的吸附功能基團與納米半導體相互作用,使染料分子與納米半導體表面之間建立電性耦合,有效地促進了電荷轉移,形成有機/納米半導體復合光電功能材料。復合光電功能材料有利于實現光電功能特性的優勢互補,優化組合,這樣無疑會帶來不同于常規材料的許多優異性能。如充分發揮有機光敏染料的天線作用能量轉移本領,達到廣譜采集太陽光能,納米半導體構造的三維網絡多孔微結構可以提供足夠大的容量裝載有機染料分子,并具有高效收集和輸運電荷的特性。而且有機分子設計合成和靈活性以及納米半導體技術的不斷創新,因此在技術發展和性能提高上都有很大的潛力。特別是原材料便宜、制造工藝簡單,在低成本、低價格方面有突出的優勢。目前以聯吡啶釕衍生物/二氧化鈦納晶復合薄膜為基礎的太陽電池作為發展低價高效可實用性的光伏電池,是國內外研究和關注的一個熱點。國內的納晶半導體光電化學電池研究自1994年以來在以下方面取得很大進展:

             (1)拓寬有機光敏染料的光譜響應,提高采光效率

             聯吡啶釕衍生物采集400-600nm波長區的可見光能,大于600nm長波區的光能吸收率很低,這是影響該電池光電轉換效率的一個很重要因素。選擇在>600nm長波區有強吸收的方酸菁化合物,使其與聯吡啶釕衍生物進行可見光波長的互補吸收達到它們對納晶TiO2薄膜的協同敏化作用。以吡啶鹽取代的方酸菁化合物對納晶TiO2薄膜有較強的吸附性能,其激發態電子能注入納晶TiO2,導帶,在600-700nm波長區產生光電響應,在與聯吡啶釕衍生物合適的混合濃度比例條件下,兩者發生能量傳遞和電子轉移,產生了光敏化納晶TiO2的協同效應。使600-800nm長波區的量子產率顯著增加,在光電流、光電壓、填充困子和轉換效率等電他的性能參數上都有明顯提高,說明有機光敏染料的協同敏化可以提高采光效率和光電性能,這比設計合成多元有機染料的方法更為簡捷、易行。

             (2)增強有機光敏染料與納米半導體表面的相互作用,提高電子注入效率聯吡啶釕的吸附功能基團與納晶TiO2薄膜表面的Ti原子相互作用形成電子耦合,大大促進光激發下的電荷轉移過程。通過設計合成具有強吸附取代基團的聯吡啶釕和納晶TiO2薄膜表面的化學處理改性達到增強兩者相互鍵合能力,使電子注入的量子產率得到提高。如羧基取代基與Ti原子通過螯合,或橋鍵、酯鍵方式鍵合產生了強相互作用。鍵合能力其次是磷酸基,羥基和酯基較弱。吸附基取代位置的不同,因分子結構的空間位阻效應對染料分子的激發態和基態能級的改變和吸附性能也有很大影響。羧基取代基在4,4,位置的聯吡啶釕與納晶TiO2薄膜表面相互作用增強,空間位阻較小,敏化后光電流效率大大高于其它吸附基團取代的聯吡啶釕。納晶TiO2薄膜的表面化學處理后從紅外光譜上證明其Ti原子與染料分子的螯合和橋鍵合作用增強,使光電流效率進一步增大,說明這也是增強相互作用提高電子注入效率的一條有效途徑。

             (3)有機染料/納米半導體復合薄膜電極的表面修飾抑制界面復合反應染料激發態注入納晶TiO2導帶的電子與電解液中氧化還原離子的界面暗態復合反應,導致光電壓下降是影響光電轉換效率的重要原因。用單臂紫精和四特丁基吡啶對聯吡啶釕敏化的納晶TiO2薄膜進行表面修飾,使界面暗態電荷復合反應速度大大下降,暗電流明顯減小。在不影響光電流情況下光電壓提高約100mV左右,填充因子和光電轉換效率也都有明顯提高。

             與此同時,對電極載鉑技術,改善電解液的質量傳遞及電解液固體化的研究都有很大進展。小面積電池(≤1cm2的光電轉換效率達到7%-9%,大面積電池(~50cm2)和電池的組合工藝都已開展研究。在以上研究基礎上,目前正在加強應用性研究,加快工藝研究的步伐,使光電化學低價、高效轉換太陽能的目標得以早日實現。

             我國太陽能光電化學轉換的研究以實現低價高效利用太陽能為目標,二十年來在不同材料體系中研究了上百種材料,大大促進了光電轉換材料特別是多晶、薄膜半導體及新一代納米結構半導體和有機/半導體復合材料的發展。相應的一些可實用的關鍵技術也迅速涌現,如電極表面化學修飾作為提高電極光電性能的可行技術已得到廣泛應用。雖然多數的研究尚處于實驗室階段,但從近期的研究分析,有機/納米復合薄膜光電化學電池在發展低價高效太陽電池上有很強的競爭力和生命力。目前無論從達到的性能技術指標和應用研究的進展上都顯示了它即將進入應用領域,標志著實現光電化學轉換太陽能已不再是很遙遠的事情。

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