实验发现将石墨烯引入染料敏化太阳能电池（DSSC）当中后，其光电转化效率会得到显著的提升。实验文章猜测，石墨烯作为屏蔽材料，将光生载流子进行了有效的分离，从而提升其光电效率。然而，限于实验观测手段，这一机理仅处于猜测状态。

        贾然与张红星通过建立一系列“染料-石墨烯-TiO2”模型，采用量子力学和非绝热量子动力学的方法对其进行了深入的理论探讨。通过理论模拟可以证实，石墨烯有效地将染料分子及电解质内部所包含的光生空穴与已经注入到传输层（即TiO2）内部的光生电子进行隔离，达到阻止光生载流子复合的目的。

        值得报道的是，另外一个增强DSSC光电转化效率的机制也在此研究工作中首次被发现。当石墨烯与TiO2表面连接成键时，染料分子上的光生电子注入速度将获得极大的提升。通过对体系的态密度投影进行分析发现，C-O键无助于电子注入，然而C-Ti却是一个新的电子高速注入通道。界面电子注入效率的提高不仅有助于提高DSSC器件的电流强度和电压，而且有助于光生载流子的分离，降低光生载流子复合机率，提高光电转化效率。除此之外，作者还对硼、氮杂原子对其光电转化性质进行了讨论。

        上述工作发表在2019年的J. Mater. Chem. A上，第一作者为硕士研究生席建英，贾然与张红星为本文的共同通讯作者。

J. Xi, R. Jia*, W. Li, J. Wang, F. Bai, R.I. Eglitis, H. Zhang*, “How does graphene enhance the photoelectricconversion efficiency of dye sensitized solar cells?An insight from a theoretical perspective”, J. Mater. Chem. A, 7, 2730 (2019)

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