研究目的
研究作为能量中继染料(ERD)的[Ru(bpy)3]2+薄膜沉积在未敏化和已敏化的介孔TiO2与ZrO2层表面时的激发态动力学,并探究潜在的激发态电子转移机制。
研究成果
该研究通过稳态与时间分辨光谱、电化学数据以及效率约1%的功能化固态染料敏化太阳能电池(ssDSSCs),证实了[Ru(bpy)3]2+向TiO2上氧化态敏化剂的激发态电子转移现象。这为染料敏化太阳能电池提出了一种潜在的新型再生机制,但尚需更直接的实验证据支持。
研究不足
该研究受限于仪器的时间分辨率(纳秒级),可能无法捕捉更快的过程。假设的激发态电子转移缺乏直接的光谱证据。由于复合损耗和光谱重叠问题,器件效率处于中等水平。
1:实验设计与方法选择:
研究采用稳态和时间分辨光谱法探究光致发光猝灭与衰减动力学,通过电化学表征(循环伏安法和差分脉冲伏安法)评估氧化还原电位。制备并表征固态染料敏化太阳能电池(ssDSSCs)以验证激发态电子转移假说。
2:样本选择与数据来源:
样本包含涂覆LEG4或MKA253染料的TiO?和ZrO?薄膜,以及旋涂[Ru(bpy)?(PF?)?]层。数据源自光谱测量、电化学分析及光伏器件测试。
3:实验设备与材料清单:
设备包括紫外-可见分光光度计(Cary 300)、荧光分光光度计(Cary Eclipse)、时间分辨光致发光系统(配备Nd:YAG激光器、示波器、光电倍增管、单色仪)、电化学工作站(Ivium Technologies vertex)、表面轮廓仪(Veeco Dektak 150)、太阳光模拟器(Newport Model 91160)及热蒸发系统(Leica EM MED020)。材料含Sigma-Aldrich的[Ru(bpy)?(PF?)?]、Dyenamo AB的LEG4和MKA253染料、Pilkington的FTO玻璃基底、Dyesol 18NR-T的TiO?浆料、Solaronix ZT-SP的ZrO?浆料,以及乙腈、乙醇和电极用银等化学品。
4:0)、荧光分光光度计(Cary Eclipse)、时间分辨光致发光系统(配备Nd:
4. 实验流程与操作步骤:通过旋涂TiO?或ZrO?浆料于基底、烧结、染料敏化及旋涂[Ru(bpy)?(PF?)?]制备薄膜。光谱测量采用特定波长激发,电化学测量使用三电极体系,ssDSSCs以银电极制备并在模拟阳光下表征。
5:0)、太阳光模拟器(Newport Model 91160)及热蒸发系统(Leica EM MED020)。材料含Sigma-Aldrich的[Ru(bpy)?(PF?)?]、Dyenamo AB的LEG4和MKA253染料、Pilkington的FTO玻璃基底、Dyesol 18NR-T的TiO?浆料、Solaronix ZT-SP的ZrO?浆料,以及乙腈、乙醇和电极用银等化学品。 实验流程与操作步骤:
5. 数据分析方法:采用Stern-Volmer方程分析猝灭,多指数拟合处理时间分辨衰减数据,通过标准光伏参数(Jsc、Voc、FF、效率)评估器件性能。时间分辨测量使用LabView软件。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容-
UV-visible Spectrophotometer
Cary 300
Agilent
Recording UV-visible absorption spectra
-
Fluorescence Spectrophotometer
Cary Eclipse
Agilent
Recording emission spectra
-
Oscilloscope
DSO-X 2012A
Agilent
Digitizing component for time-resolved measurements
-
PMT Module
PMTSS
Thorlabs
Detector for photoluminescence
-
Profilometer
Dektak 150
Veeco
Measuring film thickness
-
Thermal Evaporation System
EM MED020
Leica
Depositing Ag contact layers
-
Source/Meter
2400
Keithley
Measuring current-voltage characteristics
-
Multimeter
2700
Keithley
Recording IPCE spectra
-
Nd:YAG Laser
Tempest
NewWave
Excitation source for time-resolved photoluminescence
-
Monochromator
Princeton Instruments
Selecting detecting wavelength
-
Potentiostat
vertex
Ivium Technologies
Performing cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry
-
Solar Simulator
91160
Newport
Simulating sunlight for photovoltaic characterization
-
Xenon Lamp
ASB-XE-175
Spectral Products
Light source for IPCE measurements
-
Monochromator
CM110
Spectral Products
Selecting wavelengths for IPCE
-
Tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(II) hexafluorophosphate
Sigma-Aldrich
Used as energy relay dye and hole-transporting material
-
Organic Dyes
LEG4 and MKA253
Dyenamo AB
Sensitizers for TiO2 and ZrO2 films
-
FTO Glass Substrates
TEC15 and TEC8
Pilkington
Electrodes for devices
-
TiO2 Paste
18NR-T
Dyesol
Forming mesoporous TiO2 layers
-
ZrO2 Paste
ZT-SP
Solaronix
Forming mesoporous ZrO2 layers
-
Silver
Sigma-Aldrich
Contact material for electrodes
-
登录查看剩余18件设备及参数对照表
查看全部