Desaceleración de la recombinación de carga por transferencia lateral de electrones en el fotocátodo de NiO...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Las instalaciones fotovoltaicas

Sus antecedentes:

• Las dinámicas de separación y recombinación de cargas son cruciales para las células solares sensibilizadas por colorantes (DSSC) y las células fotoelectroquímicas.
• En los DSSC de tipo p, la recombinación de carga limita significativamente el rendimiento fotovoltaico.

Objetivo del estudio:

• Investigar la hipótesis de que el salto lateral de electrones entre tintes en una superficie de semiconductor de tipo p puede mejorar el rendimiento de la célula al promover la separación espacial de electrones y agujeros.
• Para proporcionar evidencia indirecta del efecto del salto de electrones en la cinética de recombinación de cargas.

Principales métodos:

• Se utilizan películas mesoporosas de óxido de níquel (NiO) sensibilizadas con tintes de perilenimida (PMI) y diimida de naftaleno (NDI).
• Se utiliza la espectroscopia ultrarrápida para controlar la dinámica de inyección del agujero y la transferencia de electrones superficiales.
• Investigación de la cinética de recombinación de cargas en películas cosensibilizadas utilizando PMI y NDI.

Principales resultados:

• Se observó una inyección ultrarrápida de orificios en NiO tanto de PMI* excitado (τ < 200 fs) como de NDI* excitado (τ = 1,2 ps).
• La transferencia rápida de electrones superficiales de PMI− a NDI ocurrió dentro de 24 ps en películas cosensibilizadas.
• La recombinación de carga con agujeros de NiO fue significativamente más lenta (ps-μs) cuando se generó NDI a través de la transferencia de electrones desde PMI en comparación con la excitación directa de NDI.

Conclusiones:

• Los resultados experimentales apoyan la hipótesis de que el salto lateral de electrones entre las moléculas de colorante en una superficie de semiconductor de tipo p retrasa efectivamente la recombinación de carga.
• La recombinación más lenta observada después del salto de electrones desde PMI a sitios NDI indica una mayor separación de cargas.
• Este estudio proporciona información crucial sobre la cinética del portador de carga en los sistemas de fotoelectrodos de NiO sensibilizados con colorantes, relevante para mejorar el rendimiento de DSSC.