Los investigadores del NIMS aclararon la relación entre la fotocorriente y los cambios peculiares en la estructura de absorción que ocurren en las proximidades de la interfaz del electrodo molecular en las células solares sensibilizadas con colorante.
El Grupo de Fotovoltaica Híbrida Orgánica / Inorgánica del NIMS, Centro de investigación mundial para el medio ambiente y la energía basado en la ciencia de los nanomateriales (VERDE), dilucidó la relación entre la fotocorriente y los cambios peculiares en la estructura de absorción que se producen en las proximidades de la interfaz del electrodo molecular en las células solares sensibilizadas con colorante, mediante la realización de un experimento de radiación de rayos X suave en la High Energy Accelerator Research Organisation (KEK).
Un grupo de investigación dirigido por el Dr. Mitsunori Honda (investigador postdoctoral; actualmente investigador de plazo fijo en el Directorio de I + D de la Dirección de Ciencia Quantum Beam de la Agencia Atómica de Japón (JAEA)) y el Dr. Masatoshi Yanagida (Líder de Grupo) de Organic / El Grupo de Fotovoltaica Híbrida Inorgánica del Centro Global de Investigación para el Medio Ambiente y la Energía basada en la Ciencia de los Nanomateriales (VERDE; dirigido por el Director General Kohei Uosaki) del Instituto Nacional de Ciencia de los Materiales (NIMS; dirigido por el Presidente Sukekatsu Ushioda) dilucidó la relación entre el fotocorriente y los cambios peculiares en la estructura de absorción que se producen en las proximidades de la interfaz del electrodo molecular en las células solares sensibilizadas con colorante, mediante la realización de un experimento de radiación de rayos X suave en la High Energy Accelerator Research Organisation (KEK).
Las células solares sensibilizadas por colorante atraen la atención como un tipo de células solares de próxima generación de bajo costo y alta flexibilidad. Sin embargo, para su aplicación comercial, es necesario lograr una mayor eficiencia de conversión fotoeléctrica (especialmente en términos de fotocorriente) más allá del nivel actualmente disponible. En células solares sensibilizadas con colorante, dado que los tintes absorben la luz y separan las cargas, se cree que la fotocorriente depende de la estructura de absorción del tinte, y por lo tanto, la elucidación y el control de la estructura de absorción en dispositivos reales son indispensables para aumentar la eficiencia de conversión.
El grupo de investigación analizó la estructura de absorción de N719, un tinte de complejo de rutenio metálico, utilizando espectroscopia de fotoelectrones de rayos X y absorción de rayos X cerca del análisis de la estructura del borde para investigar la estructura electrónica de las moléculas de tinte. Normalmente, El tinte N719 se absorbe en la superficie de TiO2 a través de un grupo carboxilo (COOH). Sin embargo, el resultado del experimento mostró que había una fuerte interacción entre NCS- (ligando de tiocianato) y TiO2. Tal estructura de absorción no se había tenido en cuenta en el modelo anterior, pero podría haber impedido la fotocorriente.
El experimento también reveló que la fuerte interacción entre NCS- y TiO2 desaparecería con la absorción simultánea del tinte D131 (un tinte que demuestra fuertes propiedades de absorción de luz dentro del rango de longitud de onda corta y se usa ampliamente como agente de co-absorción). El equipo de investigación controló la estructura de absorción óptima basándose en el resultado de este experimento y descubrió que la eficiencia cuántica externa aumentaría en el rango de luz visible de las células solares (aproximadamente un 0,3% de aumento en la eficiencia de conversión fotoeléctrica bajo la luz solar).
