ナノ構造のTiO(2) 電極の効率的な近赤外線感受性を高めるための修正されたフタロシアニン

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• フォトボルトイカは,太陽光発電です.
• 有機化学 オーガニック・ケミストリー

背景:

• 染料感受性太陽電池 (Dye-sensitized solar cells,DSSC) は,有望な再生可能エネルギー技術である.
• フタロシアニン染料は,DSSCに対して調節可能な光学および電子特性を提供します.
• 染料の溶解性の向上と集積の減少は,DSSCの開発における主要な課題です.

研究 の 目的:

• DSSCで遠赤/近赤外線の性能を向上させるため,チロシン置換剤 (ZnPcTyr) を含む亜鉛フタロシアニン染料を合成し,特徴づけること.
• 染料の集積と太陽電池の効率に対するチロシン置換剤と添加物の影響を調査する.
• ZnPcTyrベースのDSSCにおける電荷伝送ダイナミクスと再結合メカニズムを解明する.

主な方法:

• 合成された染料の光学,電気化学,光電気化学的特徴付け.
• 染料に敏感化されたTiO(2) 太陽電池の製造と性能試験.
• インターフェイスの電子伝送運動を研究するために,時間分解の臨時吸収スペクトロスコーピーを用いる.

主要な成果:

• ZnPcTyr染料は,グリシン置換類 (ZnPcGly) に比べて,エタノール溶解性が向上し,表面積が減少しています.
• 染料溶液にチェノとTBPを添加することで,集積をさらに減少させることで,太陽電池の性能を大幅に改善しました.
• 最高の単色インシデント写真-電流変換効率 (IPCE) は690nmで ~24%に達し,ZnPcTyrベースのセルでは全体効率 (eta) は0.54%でした.
• ZnPcTyrからTiO(2) への電子注入は~500 fs以内に発生したが,有意な再結合 (~300 ps) が観察された.

結論:

• 亜鉛フタロシアニンにおけるチロシン置換は溶解性を高め,集積を減少させ,DSSCの性能を向上させる.
• チェノとTBPのような添加物は,さらに集積を軽減し,効率を高めることができますが,TBPのような電解質添加物は,性能に悪影響を及ぼします.
• 急速なインターフェイス電子再結合は,これらのフタロシアニンベースの太陽電池の全体的な効率を制限する重要な要因であり続けています.