原位拉曼光谱研究染料敏化太阳能电池工作机理取得新进展
近日，我校材料科学高等研究院、化学与生命科学学院教师毛竹博士在国际顶级学术期刊德国应用化学（Angew. Chem. Int. Ed.）上在线发表论文“Direct Dynamic Evidence of Charge Separation in a Dye‐Sensitized Solar Cell Obtained under Operando Conditions by Raman Spectroscopy” 并被选为当期封面论文。长春工业大学为论文第一单位，毛竹为第一作者和通讯作者，我校硕士生叶雨桐为第二作者。
染料敏化太阳能电池（DSC）是当今硅太阳能电池最有力的产业化竞争者（成本约是硅电池的1/5-1/10）。然而DSC的具体反应机制远远没有被解析清楚，主要原因是DSC内部复杂的电化学环境给原位表征技术带来了巨大的挑战，这也是制约DSC性能提升的关键技术瓶颈。毛竹课题组利用共振拉曼光谱技术，创新性的实现了原位动态表征工作状态下的DSC，从分子水平捕捉到了DSC工作反应路径及新物种，该成果为DSC性能的提升和产业化质量监控提供了新的策略。
该工作针对DSC测试需求创新性的搭建了原位动态拉曼-光伏测试平台，实现了DSC的拉曼光谱-光伏特性同步实时采集（图1）。利用阳极氧化法制备高度有序的二氧化钛纳米管阵列（TiO2 nanotube arrays， TNA）结构，以KI/I2为电解液组装N719染料敏化的太阳能电池，利用拉曼光谱原位探测了完整DSC在工作状态下的电解液与染料之间的相互作用。研究发现DSC在工作状态下产生了聚碘阴离子（例如I5-），该物种可在DSC正常工作状态下持续再生，该结果表明聚碘阴离子可能是DSC界面电荷分离的重要路径之一。该项目得到了多项国家自然科学基金项目经费的支持。
德国应用化学（Angew. Chem. Int. Ed.）为化学领域的顶级期刊，由德国Wiley公司出版，分德语版和英语版。收录有机化学、生命有机化学、材料学、高分子化学等领域的研究论文。2018年影响因子为12.25。
论文链接： https://doi.org/10.1002/anie.201915824 (Angew. Chem. Int. Ed., 2020, doi:10.1002/anie.201915824)
【毛竹博士简介】
2013年6月，毕业于吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室，师从赵冰教授，获得理学博士学位；2013年10月，在吉林大学电子科学与工程学院从事博士后工作；2014年12月，引进长春工业大学工作。目前研究兴趣主要围绕利用光谱学方法解决光电器件及材料领域的一些关键科学问题。近年来以第一作或通讯作者在国际知名杂志Angewandte Chemie-International Edition、Chemical Communications、Analytical Chemistry、Journal of Physical Chemistry C上发表多篇论文。
