接点におけるTi-H種の形成は,TiO2ベースの染料感受装置の効率に致命的です
Yan Yan1,2, Weidong Shi2, Zhen Yuan1
1Key Laboratory of Photochemistry and State Key Laboratory for Structural Chemistry of Unstable and Stable Species, Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences , Beijing, P. R. China 100190.
Journal of the American Chemical Society
|January 17, 2017
まとめ
二酸化チタン (TiO2) の表面にTi-H種の蓄積は,染料に敏感な太陽電池の電力変換効率 (PCE) の障害を引き起こす. この発見は 太陽光発電の応用を改善するための 重要な洞察をもたらします
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- 表面化学
背景:
- 二酸化チタン (TiO2) は,染料に敏感な太陽電池 (DSSC) に不可欠です.
- 進歩にもかかわらず,TiO2ベースのDSSCにおける電力変換効率 (PCE) の故障の根本的な原因は依然として曖昧である.
- 劣化メカニズムの理解は 太陽エネルギー技術の強化に不可欠です
研究 の 目的:
- TiO2ベースの染料感知装置のPCE故障の本質的な原因を特定する.
- 特定の表面種の形成メカニズムとデバイスの性能への影響を明らかにする.
主な方法:
- 同位体で標識されたマジック・アングル・スピニング・プロトン核磁気共振 (MAS-1H NMR) を利用した.
- 分離されたH/Dと48Ti/49Ti同位体ラベル付きの減弱総反射フーリエ変換赤外線 (ATR-FTIR) スペクトロスコーピーを採用した.
- 表面分析のための応用電子スピン共振 (ESR) スペクトロスコーピー
主要な成果:
- TiO2表面でのチタン水化物 (Ti-H) 種の蓄積が,PCEの障害の主な原因として特定された.
- 電子注入と結合した染料カルボキシル群または電解質からの水素イオンの還元によってTi-H種が形成されていることが実証された.
- Ti-H形成によるTiO2の電気伝導性の著しい悪化 (最大80%の減少) と表面の水性性 (接触角度の増加) が観察されました.
結論:
- Ti-H種の形成は,TiO2ベースの染料感受性太陽電池におけるPCE障害につながる本質的な要因である.
- この分解メカニズムはTiO2フォトアノードの電子と表面の両方に影響を及ぼします.
- この発見は より安定的かつ効率的な染料感知型太陽光装置の開発に 根本的な理解をもたらします
