Acoplamiento electrónico elevado entre complejos de Cu y tintes oxidados confirmado por mediciones de la cinética de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares sensibilizadas al tinte (DSSC) logran una alta eficiencia utilizando parejas redox complejas de cobre (Cu).
• Las tasas de regeneración rápida del tinte en los DSSC a menudo se atribuyen a la baja energía de reorganización (λ) de los complejos de Cu.
• El papel del acoplamiento electrónico (H_DA) en la cinética de la regeneración del tinte ha sido poco explorado.

Objetivo del estudio:

• Cuantificar las contribuciones del acoplamiento electrónico (H_DA) y la energía de reorganización (λ) a la cinética de regeneración del tinte.
• Comparar el rendimiento de los complejos de cobre (Cu) con los complejos de cobalto (Co) en un sistema simplificado de DSSC.
• Para aclarar los factores dominantes que rigen las tasas de regeneración rápidas observadas con los complejos de Cu.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia de absorción transitoria (TA) para medir las tasas de regeneración del tinte dependientes de la fuerza motriz.
• Se utiliza un sistema de electrolitos mínimo, excluyendo los complejos y aditivos de Cu2+ y Co3+, para un análisis simplificado.
• Se han investigado 16 complejos de Cu (I) y Co (II) con dos tintes orgánicos.

Principales resultados:

• Los complejos de cobre exhibieron aproximadamente 0,15 eV menos energía de reorganización (λ) en comparación con los complejos de cobalto.
• Los valores de acoplamiento electrónico (H_DA) para los complejos Cu fueron de 3 a 5 veces superiores a los de los complejos Co.
• Se identificaron valores más altos de HDA como el factor dominante para las tasas de regeneración más rápidas con complejos de Cu.

Conclusiones:

• El acoplamiento electrónico (H_DA) juega un papel más importante que la energía de reorganización (λ) en la cinética de regeneración rápida del tinte de los complejos de Cu.
• Las variaciones de la estructura molecular en los complejos de Cu ofrecen potencial para mejorar aún más los valores de H_DA y la eficiencia general de DSSC.
• Los cálculos químicos cuánticos corroboraron los hallazgos experimentales con respecto a los valores más altos de HDA de los complejos de Cu.