3月19日，自然（Nature）旗下期刊《科学报告》（Scientific Reports）刊发了王鸣魁教授研究团队及其合作者在太阳能电池领域内的最新研究成果。此篇题目为《电还原多层氧化石墨烯在高效染料敏化太阳能电池对电极的应用研究》（Electrochemically Reduced Graphene Oxide Multilayer Films as Efficient Counter Electrode for Dye-sensitized Solar Cells）的论文由武汉光电国家实验室（筹），格兰泽尔介观太阳能电池研究中心的博士生徐晓宝、黄德康、曹昆等在王鸣魁教授的指导下完成。

以染料敏化太阳电池（DSC 电池）、有机太阳电池为代表的第三代太阳电池有生产工艺简单，原材料成本低，器件颜色可调，可制备柔性器件等优点，代表了太阳电池发展趋势。对电极在其中扮演者着至关重要的角色，它的催化活性大小直接影响光电转化效率和电池的光伏行为。常规DSC电池采用贵金属铂作为对电极。由于铂的资源来源匮乏，价格昂贵，限制了该类电池技术的规模化应用。因此低成本、高效率的对电极材料是第三代太阳能电池研究领域内的热点和难点之一。高比表面、高导电性、化学稳定、低成本是DSC电池实用化对电极材料的要求。研究成果表明石墨烯具有较高的导电性，其物理化学性质的可调，因而受到人们的广泛关注。

在本研究过程中，研究人员巧妙地通过带有正电性的邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)与带负电性的氧化石墨烯进行链接，首次实现了利用层层自组装技术制备太阳能电池对电极。随后电还原实现氧化石墨烯到石墨烯的转变。因而相对于传统的石墨烯或者氧化石墨烯而言，新型电极材料保持了石墨烯材料较高导电性的同时增加了催化活性。在石墨烯框架上PDDA的引入带来了负电性的杂质N元素，从而影响石墨烯中碳环中电荷的分布状态，改变石墨烯材料表面物理化学性质。该研究报道了在低沸点有机电解液和离子液体体系中基于石墨烯对电极的DSC电池9.5%和7.6%世界纪录的光电转换效率，并首次报道了基于石墨烯对电极电池的稳定性研究。文章链接：Scientific Reports 3, 1489(2013), doi: 10.1038/ srep01489. http://www.nature.com/srep/2013/130319/srep01489/full/srep01489.html.