ナノ結晶のTiO(2) ベースの太陽電池のための効率的なパンクロマティックセンシタイザーのエンジニアリング
M K Nazeeruddin1, P Péchy, T Renouard
1Laboratory for Photonics and Interfaces, Institute of Physical Chemistry, Swiss Federal Institute of Technology, CH-1015 Lausanne, Switzerland. Mdkhaja.Nazeeruddin@epfl.ch
Journal of the American Chemical Society
|July 18, 2001
まとめ
ブラック染料と呼ばれる新しいルテニウム (ruthenium) 感受剤は,太陽電池のための効率的なパンクロマティック光採集を実証しています. これらのカルボキシル化テルピリジル複合体は,pHに依存する性質を示し,920nmまでの高インシデント光子対電流効率を達成します.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- フォトケミストリー フォトケミストリー
- 電気化学 電気化学について
背景:
- 新種のセンシタイザーの開発は,太陽電池の性能を向上させるために不可欠です.
- ルテニウム (II) 複合体は,その好ましい光物理および電気化学的性質のために広く研究されています.
研究 の 目的:
- カーボキシル化テルピリジル複合体に基づくパンクロマティックルテニウム (II) 敏感剤の新シリーズを合成し,特徴づけること.
- これらの感受因子の特性に対するpHの影響を調査する.
- 染料感知型太陽電池 (DSSC) の性能を評価する.
主な方法:
- 4つの陽子化されたトリス-チオシアナートル (Ru(II) テルピリジル複合体の合成と完全な特徴付け.
- スペクトロスコーピック研究 (紫外線,放射,IR,ラマン,NMR).
- 電気化学分析 (サイクルボルトメトリー).
- 構造確認のためのX線 difraktion.
- ラングミュア・イソサーマを用いたTiO(2) フィルムに対する吸収研究.
- IPCEおよび光伏測定を含むDSSCの製造および試験.
主要な成果:
- 陽子化の度合いが異なる4つの黒色染料感受剤の合成と特徴付けに成功しました.
- 証明されたpH依存の吸収と放出の最大値で,pHを下回ると赤にシフトする放出がある.
- メタルからリガンドへの電荷伝送帯域でソルバトクロミズムが観測されました.
- Ru (II) / (III) の酸化およびリガンドの還元ポテンシャルは,プロトネーションの減少とともにカソッド的シフトを示した.
- コンプレックス3はTiO(2) フィルムに効率的な吸収を示した.
- 染料で固定されたTiO2) フィルムは,高インシデント光子対電流効率 (IPCE) を920 nm (>80%) まで達成しました.
- 製造された太陽電池は10.4%の変換効率を達成し,ショート回路の光電流密度は20.5mA/cm2で,オープン回路の電圧は0.72Vでした.
結論:
- 開発された黒い染料は,染料に敏感な太陽電池の効果的なパンクロマティック感受剤です.
- それらのpHに依存する性質は,特定の用途に合わせて調整可能な特性を提供します.
- センシタイザーは,幅広いスペクトルカバーと高効率を達成し,太陽エネルギー変換の改善への道を開く.
