从铜二敏化剂注入电子到TiO2:结构效应及其对太阳能转换装置的影响
Michael W Mara1, David N Bowman2, Onur Buyukcakir3
1†Department of Chemistry, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, Illinois 60208-3113, United States.
Journal of the American Chemical Society
|July 9, 2015
概括
新的铜复合体为太阳能电池提供了一个稳定的,低成本的替代路. 这些碳氧化铜(I) bis-2,9-diphenylphenanthroline复合体表现出长时间的兴奋状态寿命和高效的电子注入到TiO2纳米粒子中.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 摄影化学的使用.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 铜(I) 胺复合物是用于轻度采集的复合物的经济有效替代品.
- 较短的兴奋状态寿命和不稳定的中间体限制了它们的应用.
- 配体的炭化可以提高稳定性和性能.
研究的目的:
- 为了合成和描述新型的碳氧化铜 (I) bis-2,9-diphenylphenanthroline复合物.
- 研究连接体结构对兴奋状态动态和界面电荷转移的影响.
- 优化铜复合体,以实现高效的太阳能转换.
主要方法:
- 合成具有不同连接长度的碳氧化Cu(I) 复合体.
- 光学瞬态光谱和X射线瞬态吸收光谱.
- 时间依赖密度函数理论和量子动力学模拟.
- 用TiO2纳米粒子进行混合,以对染料敏感的太阳能电池进行模拟.
主要成果:
- 合成了两种具有延长MLCT状态寿命的碳氧化Cu (I) 复合物和稳定Cu (II) 物种.
- 由于平整的地面状态,观察到强烈的可见光吸收.
- 从激发状态到TiO2纳米粒子实现了超快的电子注入 (<300 fs).
- 证明TiO2-phen距离对电子传输效率的影响最小.
结论:
- 碳氧化有效地增强了铜 (I) 双胺复合物的光物理性质.
- 这些复合体显示出作为太阳能电池中高效的光敏化剂的巨大潜力.
- 连接体设计对于稳定兴奋状态和促进电子转移至关重要.
