Os pesquisadores do NIMS elucidaram a relação entre a fotocorrente e as mudanças peculiares na estrutura de absorção que ocorrem na vizinhança da interface eletrodo molecular em células solares sensibilizadas com corante
O Grupo Híbrido Fotovoltaico Orgânico / Inorgânico do NIMS, Centro de Pesquisa Global para Meio Ambiente e Energia baseado na Ciência dos Nanomateriais (VERDE), elucidou a relação entre a fotocorrente e as mudanças peculiares na estrutura de absorção que ocorrem na vizinhança da interface eletrodo molecular em células solares sensibilizadas com corante, conduzindo um experimento de radiação de raios-X suave na High Energy Accelerator Research Organization (KEK).
Um grupo de pesquisa liderado pelo Dr. Mitsunori Honda (pesquisador de pós-doutorado; atualmente um pesquisador de prazo fixo no Diretório de P&D da Diretoria de Ciência do Feixe Quântico da Agência Atômica do Japão (JAEA)) e Dr. Masatoshi Yanagida (Líder do Grupo) da Organic / Inorganic Hybrid Photovoltaics Group do Global Research Center for Environment and Energy based on Nanomaterials Science (GREEN; chefiado pelo Diretor-Geral Kohei Uosaki) do National Institute for Materials Science (NIMS; chefiado pelo Presidente Sukekatsu Ushioda) elucidou a relação entre os fotocorrente e as mudanças peculiares na estrutura de absorção que ocorrem na vizinhança da interface eletrodo molecular em células solares sensibilizadas com corante, conduzindo um experimento de radiação de raios-X suave na High Energy Accelerator Research Organization (KEK).
As células solares sensibilizadas por corante atraem a atenção como um tipo de células solares de próxima geração de baixo custo e alta flexibilidade. Contudo, para sua aplicação comercial, é necessário atingir maior eficiência de conversão fotoelétrica (especialmente em termos de fotocorrente) além do nível disponível atualmente. Em células solares sensibilizadas com corante, uma vez que os corantes absorvem luz e separam as cargas, acredita-se que a fotocorrente seja dependente da estrutura de absorção do corante, e portanto a elucidação e o controle da estrutura de absorção em dispositivos reais são indispensáveis para aumentar a eficiência de conversão.
O grupo de pesquisa analisou a estrutura de absorção do N719, um corante complexo de metal rutênio, usando espectroscopia de fotoelétrons de raios-X e análise de absorção de raios-X perto da estrutura da borda para investigar a estrutura eletrônica das moléculas de corante. Normalmente, O corante N719 é absorvido na superfície do TiO2 por meio de um grupo carboxila (COOH). Contudo, o resultado do experimento mostrou que houve uma forte interação entre NCS- (ligante tiocianato) e TiO2. Essa estrutura de absorção não foi levada em consideração no modelo anterior, mas pode ter impedido a fotocorrente.
O experimento também revelou que a forte interação entre NCS- e TiO2 desapareceria após a absorção simultânea do corante D131 (um corante que demonstra fortes propriedades de absorção de luz dentro da faixa de comprimento de onda curto e é amplamente usado como um agente de co-absorção). A equipe de pesquisa controlou a estrutura de absorção ideal com base no resultado desse experimento e descobriu que a eficiência quântica externa aumentaria na faixa de luz visível das células solares (cerca de 0,3% de aumento na eficiência de conversão fotoelétrica sob a luz solar).
