Группа органических / неорганических гибридных фотоэлектрических элементов NIMS, Глобального исследовательского центра окружающей среды и энергетики на основе наноматериалов (GREEN), выяснила взаимосвязь между фототоком и специфическими изменениями в структуре поглощения, происходящими вблизи границы раздела молекул и электродов. в сенсибилизированных красителями солнечных элементах, путем проведения эксперимента с мягким рентгеновским излучением в Организации по исследованию ускорителей высоких энергий (KEK).
Исследовательская группа во главе с доктором. Митсунори Хонда (постдокторантский исследователь; в настоящее время работает по срочному контракту в Дирекции исследований и разработок Управления квантовых лучей Японского атомного агентства (JAEA)) и д-р.
Масатоши Янагида (руководитель группы) Группы органических / неорганических гибридных фотоэлектрических элементов Глобального исследовательского центра окружающей среды и энергетики на основе наноматериалов (ЗЕЛЕНЫЙ; возглавляет генеральный директор Кохей Уосаки) Национального института материаловедения (NIMS; возглавляет Президент Sukekatsu Ushioda) разъяснил взаимосвязь между фототоком и специфическими изменениями в структуре поглощения, происходящими вблизи границы раздела молекул с электродами в сенсибилизированных красителями солнечных элементах, проведя эксперимент с мягким рентгеновским излучением в High Energy Accelerator Research. Организация (KEK).
Сенсибилизированные красителем солнечные элементы привлекают внимание как недорогой и гибкий тип солнечных элементов нового поколения. Однако для их коммерческого применения необходимо достичь более высокой эффективности фотоэлектрического преобразования (особенно с точки зрения фототока) сверх доступного в настоящее время уровня.
В сенсибилизированных красителями солнечных элементах, поскольку красители поглощают свет и разделяют заряды, считается, что фототок зависит от структуры поглощения красителя, и поэтому выяснение и контроль структуры поглощения на реальных устройствах необходимы для повышения эффективности преобразования.
Исследовательская группа проанализировала структуру поглощения N719, комплексного красителя с металлическим рутением, с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и анализа структуры вблизи края поглощения рентгеновских лучей для исследования электронной структуры молекул красителя.
Обычно краситель N719 абсорбируется на поверхности TiO2 через карбоксильную (COOH) группу. Однако результат эксперимента показал, что существует сильное взаимодействие между NCS- (тиоцианатный лиганд) и TiO2.
Такая структура поглощения не учитывалась в предыдущей модели, но могла препятствовать фототоку.
Эксперимент также показал, что сильное взаимодействие между NCS- и TiO2 исчезнет при одновременном поглощении красителя D131 (красителя, который демонстрирует сильные светопоглощающие свойства в коротковолновом диапазоне и широко используется в качестве коабсорбирующего агента). Исследовательская группа контролировала оптимальную структуру поглощения на основе результатов этого эксперимента и обнаружила, что внешняя квантовая эффективность будет увеличиваться в диапазоне видимого света солнечных элементов (около 0.Повышение эффективности фотоэлектрического преобразования при солнечном свете на 3%.)