在染料敏感的太阳能电池中,染料再生的原子级分辨率
Kiyoshi C D Robson1, Ke Hu, Gerald J Meyer
1Department of Chemistry and Centre for Advanced Solar Materials, University of Calgary, 2500 University Drive Northwest, Calgary T2N 1N4, Canada.
Journal of the American Chemical Society
|January 12, 2013
概括
在有机染料中用硫代替氧气,通过增强染料再生,显著提高了太阳能电池的性能. 这挑战了关于硫的假设.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机化学 有机化学
- 太阳能光伏发电是如何实现的
背景情况:
- 捐赠-接受器有机染料对于染料敏感太阳能电池 (DSSC) 是至关重要的.
- 供体单元中的异质原子的选择可以影响染料特性和设备性能.
- 了解电荷重组和再生动态是提高DSSC效率的关键.
研究的目的:
- 合成和比较两个有机染料与硫-氧异原子的差异在捐赠单位.
- 为了评估这些染料在DSSC中的性能,使用不同的氧化还原介质.
- 阐明设备效率和电压观察到的差异背后的机制.
主要方法:
- 合成了两种具有不同异性原子的新型供体-受体有机染料 (Dye-O和Dye-S).
- 使用含有化物/三化物和基氧还原介质的合成染料制造和测试DSSC.
- 电化学表征,包括开放电路电压 (Voc) 和短路光电流测量.
- 机理学研究,以调查染料再生率和电荷重组.
主要成果:
- 这两种染料在模拟阳光下实现了超过6%的功率转换效率.
- 与Dye-O相比,Dye-S始终表现出较高的开放电路电压 (Voc).
- 尽管具有相似的光学和氧化还原特性,但Dye-S在染料再生速率常数中显示出25倍的增强.
- 染料S的增强再生率提高了再生产量,导致了更高的Voc.
结论:
- 在有机染料的捐赠单位中加入硫可以提高DSSC的性能,特别是Voc.
- 含硫的染料可以提高再生效率,反对硫促进重组的观念.
- 最佳的再生效率,而不仅仅是高光电流,对于最大限度地提高DSSC性能至关重要.
