Делавшие чувствительным краской солнечные батареи (DSSCs) полагаются на краски, которые поглощают свет, чтобы мобилизовать ток электронов и являются многообещающим источником экологически чистой энергии. Джишен Ву в Институте A*STAR Исследования Материалов и Разработки и коллег в Сингапуре теперь развивал цинковые краски порфирина, которые получают свет и в видимых и в почти инфракрасных частях спектра. Их исследование предполагает, что химическая модификация этих красок могла увеличить энергетическую продукцию DSSCs.DSSCs легче и более дешевые, чтобы произвести, чем обычные кремниевые солнечные батареи, но у них в настоящее время есть более низкая эффективность.
Основанные на рутении краски традиционно использовались в DSSCs, но в 2 011 исследователях развивал более эффективную краску на основе атома цинка, окруженного кольцевой молекулой, названной порфирином. Солнечные батареи используя эту новую краску, названную YD2-o-C8, преобразовывают видимый свет в электричество с эффективностью до 12,3 процентов.
Команда Ву стремилась повышать ту эффективность, развивая цинковую краску порфирина, которая может также поглотить инфракрасный свет.Самые успешные краски, развитые командой Ву, WW-5 и WW-6, объединяют цинковое ядро порфирина с системой сплавленных углеродных колец, соединенных атомом азота, известным как группа перилена N-annulated.
Солнечные батареи, содержащие эти краски, поглотили больше инфракрасного света, чем YD2-o-C8 и имели полезные действия до 10,5 процентов, соответствуя исполнению YD2-o-C8 клетки при тех же самых условиях тестирования (см. изображение).Теоретические вычисления указывают, что соединение порфирина и разделов перилена этих красок углеродным углеродом утраивает связь, которая действует как богатый электроном компоновщик, улучшил поток электронов между ними.
Эта связь также уменьшила энергию света, должен был взволновать электроны в молекуле, повысив способность краски получить инфракрасный свет.Добавление больших химических групп к краскам также улучшило их растворимость и препятствовало тому, чтобы они соединились – что-то, что имеет тенденцию уменьшать эффективность DSSCs.
Однако и WW-5 и WW-6 немного менее эффективны, чем YD2-o-C8 при преобразовании видимого света в электричество, и они также производят более низкое напряжение. «Мы теперь пытаемся решить эту проблему посредством модификаций на основе химической структуры WW-5 и WW-6», говорит Ву.Сравнение результатов большего количества красок порфирина перилена должно указать на способы преодолеть эти препятствия и может даже расширить поглощение света далее в инфракрасный. «Высший приоритет должен повысить эффективность преобразования электроэнергии», говорит Ву. «Наша цель состоит в том, чтобы выдвинуть эффективность больше чем к 13 процентам в ближайшем будущем».