Nuevo paradigma en ingeniería molecular de sensibilizadores para aplicaciones de celdas solares

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los tintes a base de rutenio son cruciales para las células solares sensibilizadas al tinte (DSSC).
• Los ligandos de tiocianato en los sensibilizadores de rutenio pueden conducir a problemas de estabilidad.
• El desarrollo de alternativas libres de tiocianato es esencial para mejorar el rendimiento del DSSC.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un nuevo sensibilizador de rutenio ciclometalizado libre de tiocianato.
• Para evaluar el rendimiento fotovoltaico del nuevo sensibilizador en DSSCs.
• Para dilucidar las propiedades electrónicas y ópticas del sensibilizador utilizando métodos computacionales.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de un nuevo complejo de rutenio ciclometalizado libre de tiocianato.
• Fabricación y ensayo de celdas solares sensibilizadas con colorantes (DSSC) utilizando películas de TiO 2 .
• Teoría funcional de densidad (DFT) y cálculos de DFT dependientes del tiempo (TDDFT) para el análisis de propiedades.

Principales resultados:

• El sensibilizador logró una alta eficiencia de conversión monocromática incidente de fotones a corriente (IPCE) del 83%.
• El DSSC fabricado demostró una eficiencia de conversión general del 10,1% con una densidad de fotocorriente de cortocircuito de 17 mA / cm2, un voltaje de circuito abierto de 800 mV y un factor de llenado de 0,74.
• Los análisis de DFT y TDDFT confirmaron la estructura electrónica, los potenciales redox y la asignación de bandas de absorción.

Conclusiones:

• El nuevo sensibilizador de rutenio libre de tiocianato muestra un excelente rendimiento en DSSCs.
• Los estudios computacionales proporcionan información sobre las relaciones estructura-propiedad para el diseño de sensibilizadores.
• Este trabajo ofrece nuevas estrategias de diseño para sensibilizadores eficientes de rutenio compatibles con la pareja redox I(-) / I(3)).