染料敏化太阳能电池研究获进展 |
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| 来源：《纳米快报》 更新时间：2010-8-21 10:44:18 |
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发现前者比后者电子过程要慢20-60fs。而且对于同样不分解的状态，不同吸附构型也会导致电子注入时间相差3倍。分析表明这种差异主要来自于界面处电偶极矩大小不同，对于引起较大的朝上电偶极矩的吸附构型，半导体导带底向上推移，而且阻碍了激发态电子从分子迁移到半导体导带上。
界面原子结构也对电子空穴动力学有着根本影响。有机分子吸附在氧空位上吸附能增强约3倍，非常稳定。由于存在较强的电子耦合，受光激发的电子快速注入，比在干净表面上快2-3倍，在50fs左右完成。但是注入后的电子有很大几率和分子上的空穴重新复合，从而不做有用功，降低电子收集效率。所以控制表面氧缺陷可以极大加快电子注入，但是也反过来影响导致电子和空穴的重新复合，降低器件效率。实验上对类似的染料分子观察到两个不同时间尺度，40fs和200fs。通过和第一性原理分子电子动力学模拟结果比较，这两种过程应该分别对应于有氧空位缺陷和完美表面的情形，这很好地解释了实验结果。
他们还对空穴过程和注入后的电子向染料分子基态的反注入过程作了研究。所有的结果都表明电子-空穴在200fs以内的时间尺度上在空间上分离，这保证了染色太阳能器件能够正常工作；但是这个过程可以受到分子种类、大小、吸附构型、和表面缺陷的调控，从而为精确调控微观、超快过程、进一步优化太阳能电池光电转化效率提供了基础。这项研究的主要结果发表在《纳米快报》（Nano Letters 10, 1238 (2010)）上。
该项工作受到中科院“百人计划”、知识创新重要方向项目的支持。（来源：中国科学院物理研究所）
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