在太阳能电池取代贵金属

一个新的铁基复杂使敏感large-bandgap半导体在染料敏化太阳能电池由瑞典的研究人员。研究人员还没有产生高效的太阳能电池,但团队相信它有可能取代目前使用的贵金属,大大增加了细胞的可伸缩性和减少成本。¹

在一个染料太阳能电池,半导体,如二氧化钛,有一个很大的能带隙是由photo-active通过添加metal-centred分子染料复杂。当染料吸收一个光子,一个电子从金属到配体移动,和从那里可以注入半导体的导带。Polypyridine复合物的贵重金属,主要是钌,历来最成功的感光剂,但它们是地球上最稀有的金属之一。正上方钌在元素周期表是铁——地球上最丰富的元素之一,一个有吸引力的替代品。然而,有一个问题:metal-centred激发态,钌,能量比更高metal-to-ligand电荷转移(MLCT)状态,在铁有较低的能量,从而减少MLCT状态从毫秒到飞秒的生命周期,降低电子转移到金属的比例从100%降至不到10%。

有机化学家肯尼斯·Warnmark瑞典隆德大学的和他的同事们N杂环卡宾配体铁,稳定metal-centred激发态的失活,从而抑制MLCT状态。使用各种光谱技术,它们显示的内在有生之年MLCT状态的染料分子,由于表面的二氧化钛_,增加到37秒,允许92%的电子注入二氧化钛的导带。研究人员现在面临另一个问题:防止已成功地注入到导带电子结合,从铁(III)阳离子染料分子的中心。我们注入同样的激发态与最好的钌感光剂的Warnmark说。”,打开的可能性使用相同的技巧,已经使用了钌感光剂来处理这种快速重组。

物理无机化学家詹姆斯McCusker密歇根州立大学的我们,印象深刻。“本文通过墙了,”他说。1998年的一篇论文提出了铁基染料太阳能电池的第一个例子²;我们的论文在2000年显示为什么可能行不通。³这些家伙已经非常不错,非常综合的方法重新设计一个分子,这是一种你可以绕开这一问题。”