有机敏化剂的分子工程用于染料敏化太阳能电池应用
Daniel P Hagberg1, Jun-Ho Yum, Hyojoong Lee
1Organic Chemistry and Physical Chemistry, Center of Molecular Devices, Royal Institute of Technology, Teknikringen 30, 10044 Stockholm, Sweden.
Journal of the American Chemical Society
|April 19, 2008
概括
为二氧化太阳能电池开发了新的有机敏化剂,实现了超过80%的光子到电流效率. D11传感器的整体转换效率达到了7.20%,证明了先进太阳能应用的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 太阳能光伏发电是如何实现的
- 有机化学 有机化学
背景情况:
- 开发高效和稳定的敏感剂对于推进染料敏感太阳能电池 (DSSC) 至关重要.
- 有机敏感剂的分子工程与定制的电子特性可以提高光伏性能.
研究的目的:
- 设计,合成和评估新型非对称的有机传感器,用于介光二氧化 (TiO2) 太阳能电池.
- 研究影响这些敏感器在DSSC中的性能的结构-属性关系.
- 探索这些敏感剂在液体电解质和固态DSSC中的潜力.
主要方法:
- 四个不对称的有机敏感剂 (D5,D7,D9,D11) 的分子级工程和合成,其中包括捐赠体,电子导体和定群.
- 使用TiO2光电极和挥发性电解质制造和测试染料敏感的太阳能电池.
- 性能特征包括单色事件光子到电流转换效率 (IPCE),短路光电流密度 (Jsc),开路电压 (Voc),填充因子 (FF) 和整体转换效率 (PCE).
- 使用D9感应器和有机孔输送器对固态DSSC的研究.
- 使用密度函数理论 (DFT) 和时间依赖 DFT (TD-DFT) 进行计算分析,以了解电子结构和兴奋状态.
主要成果:
- 所有合成的敏感剂都显示出高单色IPCE超过80%.
- 对D11敏感的太阳能电池实现了7.20%的PCE,其中Jsc=13.90 mA/cm2,Voc=740 mV,FF=0.70.
- 长电子寿命被确定为观察到的开放电路电位差异的关键因素.
- D9敏化固态太阳能电池的PCE值为3.25%.
结论:
- 设计的非对称有机敏化剂显示出对高效的TiO2太阳能电池的重大承诺.
- 分子设计在优化电子寿命和光伏性能方面发挥着至关重要的作用.
- 这些敏感器是液体电解质和新兴固态太阳能电池技术的可行候选者.
