2019年7月10日
染料太阳能电池中的过渡金属配合物将光能转化为电能。这种转换是用分子内部的空间电荷分离模型描述的。
x射线脉冲探测铁三维电子在邻近配体上的离域。(图片来源:M. Künsting/HZB)
相反，在BESSY II，分析表明这一过程描述是极其简单的。现在，一个研究小组首次研究了金属原子及其配体周围潜在的光化学过程。这项研究最近发表在Angewandte Chemie，国际版，并出现在封面上。
Grätzel电池是一种含有过渡金属配合物化合物的染料的有机太阳能电池。配合物的外层电子被阳光激发，它们从金属配合物中间的轨道转移到邻近化合物的轨道上。
到目前为止，人们认为在这一过程中，载流子在空间上被隔离，随后被剥离，因此电流可以很容易地流动。但是现在，一个由Alexander Föhlisch领导的研究小组柏林亥姆霍兹中心(HZB)能够解释事实并非如此。
研究人员使用低α模式下的BESSY II的短x射线脉冲来跟踪由激光脉冲光激发激活的铁复合物中的每一步过程。
我们可以直接观察激光脉冲如何减少金属的三维轨道。
Raphael Jay，研究第一作者，博士生，HZB
在假设计算的帮助下，研究人员准确地推导出时间分辨x射线吸收光谱的测量数据。随后的图像出现了——首先，来自铁原子三维轨道的电子被激光脉冲离域到邻近的配体上。
相反，这些配体连续而迅速地迫使电子电荷回到金属原子的方向，因此很容易抵消金属上电荷的损失和相应的初始电荷载流子的分离。
这些发现可能有助于开发染料敏化太阳能电池的新材料。欧洲杯足球竞彩到目前为止，只有钌配合物被用于有机太阳能电池。由于钌是一种稀有元素，所以相当昂贵。相比之下，铁配合物的成本效益要高得多，但其特点是载流子之间的复合率高。
需要更多的研究来揭示过渡金属配合物中中介特征的顺序，以实现光能的有效转换。
这项研究的标题是“在金属到配体电荷转移激发的铁光敏剂中，共价驱动的局部电荷密度的保存”。
来源:https://www.helmholtz-berlin.de/index_en.html