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一个普通太阳能电池的工作分为两个阶段，首先是将太阳光转换为电流，第二步是将电流转换为能量储存到电池中。不过，日本横滨大学的科学家最近设计了一种小型装置，让这两个阶段可以一步（在一个单元中）完成。该大学的TsutomuMiyasaka说：我们用一种很薄的“三明治结构”成功地将光电转换和存储过程结合到了一起。电池的厚度仅取决于电极的厚度，因而整个厚度小于1毫米。
光电转换过程的原理是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流。这一过程有两种解决途径，最常见的一种是使用以硅为主要材料的固体装置，另一种则是使用光敏染料分子来捕获光子的能量。染料分子吸收光子能量后将使半导体中的带负电的电子和带正电的空穴分离。
日本科学家采用的是第二方案。这种化学电池由一对插在电解液中电极组成。电解液中含有高浓度的带电离子，一个电极是内侧镀了一层铂的玻璃圆盘，另一个电极是一层二氧化钛薄膜（厚10微米），这种纳米多孔膜的孔径为15－30纳米，其间填充了染料分子。两个电极内侧各有一个由直径为5000纳米的活性碳颗粒构成的多孔层（厚150-200微米）。两层活性碳之间用一层树脂薄膜隔开。在化学反应过程中，二氧化钛电极的电子开始运动，在碳粉和电解液的交界处聚集。由于电量守恒，在电极另一端的碳粉处则不断聚集空穴。在连接了外电路后，电子通过外部回路返回
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