Ftaalocianinas modificadas para una eficiente sensibilización al infrarrojo cercano de los electrodos de TiO2...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.
• Química orgánica es la química orgánica.

Sus antecedentes:

• Las células solares sensibilizadas al tinte (Dye-sensitized solar cells, DSSCs) son una prometedora tecnología de energía renovable.
• Los tintes de ftaalocianina ofrecen propiedades ópticas y electrónicas sintonizables para DSSCs.
• Mejorar la solubilidad del tinte y reducir la agregación son desafíos clave en el desarrollo de DSSC.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar los tintes de ftaalocianina de zinc con sustituyentes de tirosina (ZnPcTyr) para mejorar el rendimiento del rojo lejano / infrarrojo cercano en DSSCs.
• Investigar el efecto de los sustitutos y aditivos de tirosina en la agregación de tintes y la eficiencia de las células solares.
• Para aclarar la dinámica de transferencia de carga y los mecanismos de recombinación en los DSSC basados en ZnPcTyr.

Principales métodos:

• Caracterización espectroscópica, electroquímica y fotoelectroquímica de tintes sintetizados.
• Fabricación y pruebas de rendimiento de las células solares TiO (((2) sensibilizadas con tintes.
• Espectroscopia de absorción transitorio con resolución temporal para estudiar la cinética de transferencia de electrones interfacial.

Principales resultados:

• Los tintes ZnPcTyr exhiben una mejor solubilidad en etanol y una agregación superficial reducida en comparación con los análogos sustituidos por glicina (ZnPcGly).
• La adición de queno y TBP a la solución de tinte mejoró significativamente el rendimiento de las células solares al disminuir aún más la agregación.
• La mayor eficiencia de conversión de foto a corriente de incidente monocromático (IPCE) alcanzó ~24% a 690 nm, con una eficiencia general (eta) de 0.54% para una célula basada en ZnPcTyr.
• La inyección de electrones de ZnPcTyr a TiO(2) se produjo dentro de ~ 500 fs, pero se observó una recombinación significativa (~ 300 ps).

Conclusiones:

• La sustitución de tirosina en las ftaalocianinas de zinc mejora la solubilidad y reduce la agregación, lo que mejora el rendimiento de la DSSC.
• Los aditivos como el queno y el TBP pueden mitigar aún más la agregación y aumentar la eficiencia, aunque los aditivos de electrolitos como el TBP pueden afectar negativamente el rendimiento.
• La recombinación rápida de electrones interfaciales sigue siendo un factor crítico que limita la eficiencia general de estas células solares basadas en ftaalocianina.