Dinámica de transferencia de electrones en electrodos de núcleo/capa sensibles al tinte en mezclas de electrolitos...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La fotoquímica
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• Las células solares sensibles al tinte (DSSC) son tecnologías prometedoras de energía renovable.
• La transferencia de electrones fotoinducida eficiente es crucial para el rendimiento del DSSC.
• Comprender los efectos del disolvente en la dinámica de transferencia de electrones es clave para la optimización.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la composición del disolvente en la dinámica de transferencia de electrones fotoinducida en fotoánodos sensibilizados por colorantes.
• Elucidar los mecanismos de inyección de electrones en las estructuras de núcleo/capa de SnO2/TiO2.
• Para correlacionar las propiedades electrónicas dependientes del disolvente con la eficiencia de la inyección.

Principales métodos:

• Espectroscopia de absorción transitorio de nanosegundos (TAS) para medir la dinámica de transferencia de electrones.
• Espectroscopia de sonda de terahertz con bomba óptica ultrarrápida (OPTP) para sondear el comportamiento del portador de carga.
• Fabricación y caracterización de electrodos y núcleos de SnO2/TiO2 sensibilizados con colorantes.

Principales resultados:

• Los electrolitos de disolvente mezclados mejoraron significativamente la eficiencia de inyección de electrones para los electrodos de núcleo / cáscara SnO2 / TiO2.
• El aumento de la concentración de acetonitrilo disminuyó la eficiencia de inyección en los electrodos de TiO2, correlacionándose con cambios negativos en el potencial de banda plana del semiconductor.
• Se confirmó un proceso de inyección en dos pasos para los electrodos núcleo/capa, con un atrapamiento ultrarrápido en TiO2 seguido de una transferencia más lenta a SnO2.
• Se observó una fotoconductividad negativa en el núcleo de SnO2, atribuida al atrapamiento inducido por el campo eléctrico en la interfaz núcleo/capa.

Conclusiones:

• La composición del electrolito influye críticamente en la inyección de electrones y la separación de cargas en los fotoánodos sensibilizados por colorante.
• Los electrolitos mezclados con disolventes ofrecen una estrategia eficaz para optimizar el rendimiento de los fotoánodos SnO2/TiO2 de núcleo/capa.
• La fotoconductividad negativa observada proporciona información sobre la dinámica de la carga interfacial y los mecanismos de pérdida potencial.