【摘要】：2009年Weintraub等提出了一种基于石英光纤/纳米线混合的三维染料太阳能电池，如图5－3所示［549］。这种太阳能电池在近太阳光入射端，光纤的结构与普通石英光纤无异，而在远离入射端为光电转换区。尽管目前光纤太阳能电池在转换效率方面仍不如平面架构的太阳能电池，但其结构设计的多样性、灵活性使其展现出极大的发展潜力。图5－3三维染料太阳能电池设计原理图［549］染料太阳能电池整体结构示意图；光纤剖面示意图
在能源领域，复合光纤被用于可穿戴电子设备、智能织物、光纤太阳能电池等［546，547］，赋予其柔性、便携性、可穿戴、自供电和人机交互等特征［548］，推动了能源转换和存储等领域智能化的革新和技术进步。
近年来，光纤染料敏化太阳能电池（fiber dye－sensitized solar cells，FDSSCs）由于效率高、重量轻、成本低，引起了人们的极大关注。2009年Weintraub等提出了一种基于石英光纤/纳米线混合的三维染料太阳能电池，如图5－3所示［549］。这种太阳能电池在近太阳光入射端，光纤的结构与普通石英光纤无异，而在远离入射端为光电转换区。在这一区域，光纤原包层被高折射率ITO取代；ITO一方面作为电极，另一方面引导光从纤芯逸出到涂覆了染料敏化剂的ZnO纳米线。这种结构大大增加了光电作用的面积，可以实现远程高效的光电转换，可用于地下和深海等领域。同时，这种结构相比面板式太阳能电池，在小型化、形状设计灵活性和价格等方面都更具优势，可用于便携式和可穿戴式电子系统。尽管目前光纤太阳能电池在转换效率方面仍不如平面架构的太阳能电池，但其结构设计的多样性、灵活性使其展现出极大的发展潜力。
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图5－3 三维染料太阳能电池设计原理图［549］
（a）染料太阳能电池整体结构示意图；（b）光纤剖面示意图
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