基于叶绿素的生物太阳能电池中的电荷转移动力学

摘要： 我们制备了一种以H2Chl敏化TiO2为受体、(ZnChl)n为供体的叶绿素(Chl)基生物太阳能电池。该太阳能电池因供体和受体物种的吸收光谱贡献而具有较高的量子产率。我们采用亚皮秒时间分辨吸收光谱(TAS)研究了Chl界面的激发态动力学。在Qy峰(680 nm和720 nm)激发后，于640 nm处观测到TiO2–H2Chl与(ZnChl)n之间的电荷转移(CT)态。该CT态与TiO2–H2Chl(TiO2–H2Chl/螺-OMeTAD)或TiO2–(ZnChl)n体系观测到的CT态完全不同。由于H2Chl+向TiO2的电荷转移过程比(ZnChl)n+向H2Chl的更慢，720 nm激发下的H2Chl–(ZnChl)n+ CT寿命(t1=0.1 ps, t2=1.4 ps)略短于680 nm激发下的(t1=0.2 ps, t2=5.6 ps)。TAS结果表明，TiO2–H2Chl与(ZnChl)n界面不仅能像螺-OMeTAD那样传输空穴，还为两种Chl物种间的电荷解离提供了内建电场。