IITH使用 “kumkum染料” 开发低成本，环保的太阳能电池

IIT Hyderabad的科学家通过使用一种用于在印度制造金库姆或朱红色的现成染料，开发了低成本，环保的太阳能电池。根据《太阳能杂志》上发表的研究，染料敏化太阳能电池 (DSSC) 基于具有水性电解质和无铂对电极的新型品红 (NF) 染料。

印度理工学院 (IIT) 海得拉巴物理系的Sai Santosh Kumar Raavi教授指出，当今最熟悉的太阳能电池是由硅组成的，可以在各种高架面板和其他地方看到。然而，这项技术受到巨大制造成本的限制，因为硅加工非常昂贵，并且涉及非常高的温度方法，会留下大量的碳足迹，领导该项目的Raavi告诉pTI。

为了克服使用硅的局限性，IIT海得拉巴团队开始研究基于有机材料的太阳能电池，据说这种材料价格便宜且易于制造。但是，由于有机物 (塑料) 的鲁棒性较差，因此存在许多阻碍有机光伏技术的缺点。为高效DSSC设备开发的许多染料分子非常昂贵，并且在摄入时有毒。此外，大多数DSSC设备在与大气水分接触时往往会退化，Raavi说。

自2010以来，已经进行了许多努力来使用水溶性天然和合成染料来制造水性太阳能电池。在他们的最新工作中，Raavi的团队由来自物理和化学系 (IIT海得拉巴)，ARCHEM (海得拉巴大学) NIT Kurukshetra和巴西ifsc-usp的研究人员组成，使用了一种非常便宜的品红染料，称为新品红，当与姜黄接地时，用于制作金库姆或朱红色。

拉维说: “它便宜，无毒，可溶于水，重要的是在水存在的情况下不会降解。

染料敏化太阳能电池 (DSSC) 是一种基于第三代薄膜有机分子的能量转换装置。

“DSSC从大自然中获得灵感，几乎模仿了植物光合作用的主要过程，” Raavi解释说。

DSSC由三个组件组成: 吸附在半导体材料上的单层染料分子，沉积在透明导电氧化物 (如氧化铟锡 (ITO)) 上的二氧化钛 (TiO2) 和具有过量电子的液体电解质上。阳光被染料分子吸收并被激发。来自激发染料分子的电子被注入tio2的导带中。

“电子被传输到电荷收集器。染料阳离子 (失去电子后) 从周围富含电子的液体电解质中获取电子。反电极通常是铂涂层的ITO，“Raavi说。

Raavi指出，dssc通常被认为比传统太阳能电池生产更环保，因为它们需要很少的能量来制造。性能最好的dssc使用有机溶剂基液体电解质。这些液体电解质具有各种缺点，例如高蒸气压、毒性和有时导致严重环境影响的爆炸物，除了对铂对电极有腐蚀性之外，从而限制了装置的长时间稳定性。

Raavi说: “尽管广泛寻找各种替代品，以解决上述问题，但DSSC社区仍未解决的最重要方面之一是通过水分或水污染标准非质子DSSC系统。”他说: “在这种情况下，优先关注固有于水性介质中的染料敏化太阳能电池。”

Raavi说: “鉴于在水性环境中具有成本效益和稳定性，理想的DSSC应该由廉价的敏化剂、水性无毒电解质和不含铂的对电极组成，从而给出 '绿色' 光伏器件的真正定义。”

他说，最好的设备显示出约3% 的光转换效率，这是DSSC与其他具有简单分子结构的天然光敏剂一起获得的最佳设备之一。研究人员说，使用NF染料的这项技术可用于构建集成光伏。NF是印度大多数超市都可以买到的廉价染料，其最纯净的形式每克价格为2美元。

Raavi说，通过在制造过程中选择电池组件，可以实现基于NF染料的低成本环保DSSC，该染料具有水性电解质和不含铂的对电极。“这项工作的想法不是落后于最佳效率。有时，实现最高效率设备的成本压倒了开发特定类别太阳能电池技术的实际动机-这是环保和廉价的，”他补充说。