UV-Harvesting染料太阳能电池与芴捐助者

在最近的一项研究发表在杂志上染料和颜料,韩国的研究人员开发了一种新的fluorine-based透明、无色紫外线(UV)聚光光伏太阳能电池染料,可以安装在窗户玻璃的城市建筑为未来十年满足日益增长的能源需求。

研究:UV-harvesting染料以芴捐赠者明显色素增感太阳能电池透明、无色。图片来源:Zentinel / Shutterstock.com

这些UV-selective和透明太阳能电池表现出6.17% - -8.13%的能量转换效率在紫外光照射下的365 nm波长和白光条件下0.91% - -2.70%。此外,它有一个可见的透光率60.73% - -58.22%,这表明,适用于城市视觉安慰没有吸收过多的可见光和选择性地吸收更多的紫外线和近红外(NIR)灯光更高的能量转换。

色素增感太阳能电池的透明

色素增感太阳能电池的透明视窗(DSSC)是一种有效的解决方案特定的选择性吸收的太阳能辐射的波长范围由于占领土地面积越少,足够的视觉舒适,易于修改的元素组成。目前DSSC使用不含金属的有机染料、无机钌(俄文)的染料,perovskite-based增敏剂,量子点增敏剂,天然染料增敏剂。

特别是非金属有机染料或所谓donor-πbridge-acceptor (D-π-A)增敏剂过去十年以来获得了更多的关注,成为一个有前途的替代Ru-based染料由于其非常高的摩尔消光系数,自由形式的昂贵的金属和有毒俄文,容易可调吸收能量,易于合成,成本低、高温下高稳定性,延长发光。

他们由三部分viz.捐助者、连接器和受体。在特定波长的辐射下,电子供体半个给它们的电子受体通过π-bond-conjugated链接桥梁。

关于这项研究

在这项研究中,研究者合成三芴donor-based D-π-A UV-sensitizing染料具有不同π-bridges由苯、噻吩、和呋喃表示(E) 3 - (4 - (9 h-fluoren-2-yl)苯基)2-cyanoacrylic酸(FPCN), (E) 3 - (5 - (9 h-fluoren-2-yl) thiophen-2-yl) 2-cyanoacrylic酸(FTCN)和(E) 3 - (5 - (9 h-fluoren-2-yl) furan-2-yl) 2-cyanoacrylic酸(FFCN),分别为视窗光伏太阳能电池。

透明氟(F)再版氧化锡(SnO₂)(FTO) 2.2毫米厚度的玻璃基板和8Ω/毫米²清洗和预处理的啊₂等离子体10分钟和稀释TiCl₄解决方案在75℃30分钟。在那之后,TiO₂粘贴屏幕打印在FTO玻璃衬底烧结在300℃30分钟紧随其后。

从AZoM:生产硫聚合物的浪费

这TiO₂作为光伏电池的阳极层(即。光电阳极)。随后,光电阳极被浸泡在一个单独的解决方案的二甲基甲酰胺(DMF)包含FPCN 0.7毫米,FTCN, FFCN染料。铂金(Pt)的electrocatalyst spin-coated和热减少在FTO衬底使用氯铂酸的溶液(H₂竞购₆)和丙胺。Pt层作为光伏电池的阴极。

观察

在所有三个D-π-A染料、平面芴作为供体,增强紫外线聚光能力在短的波长范围,而2-cyanoacrylic酸作为受体。所有捐赠分子表现出相同的前沿分子轨道(fmo)空间分布。

价电子的最高占据分子轨道(HOMO)状态和传播从供体分子π-bridge;同时,激发电子本地化的最低未占据分子轨道(LUMO)状态沿着π-bridge从供体分子向受体分子(cyanoacrylic酸)。因此,连续发生电荷转移的电子供体分子在紫外线下电子受体分子。

吸收带是315 - 400纳米的紫外线和400 - 420 nm紫光光谱。最强的吸收峰与人类LUMO分子内电荷转移(ICT)。FFCN的摩尔消光系数、FTCN FPCN染料在EtOH 31000, 32400, 36200⁻¹疲倦⁻¹和相应的波长分别是2.79,2.79,和3.14 eV。

此外,这三种染料表现出人类状态低于-4.80 eV的氧化还原电位,表明高电子获得的电解质和完整的再生能力。同样,他们表现出更高的LUMO比TiO的传导带状态₂层,即。-4.00电动汽车,这表明这三种染料自发地、高效地TiO激动人心的电子转移₂层。

结论

总之,研究人员不含金属的有机合成所谓D-π-A UV-sensitizing透明染料含有太阳能电池可以安装到窗玻璃上,可以有选择地获取能量从紫外线的波长范围315 - 420 nm而不影响可见光的传播。

降低腐殖状态比氧化还原电位和LUMO状态高于TiO的导带₂层表示再生能力高效的电子转移效率高,分别。此外,高功率转换效率6.17% - -8.13%的紫外线和可见光透过率高60.73% - -58.22%的承诺为窗口染料太阳能电池。

源

Marsya, M。”协议,D。,汉族,年代。长,D。崔,K。在香港,J。,UV-harvesting染料以芴捐赠者明显色素增感太阳能电池透明、无色,染料和颜料、2022、110131、ISSN 0143 - 7208,https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S0143720822000535

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