Deep-UV-probing-metoden detekterer elektronoverførsel i solcelleanlæg

Sensibiliserede solceller bestående af en molekylær eller solid-state sensibilisator, der tjener til at opsamle lys og injicere en elektron i et substrat, der favoriserer deres migration, er blandt de mest undersøgte solcellesystemer på nuværende tidspunkt. På trods af dens betydning for at bestemme potentialet af en solcelle enhed, nuværende metoder til overvågning af grænsefladeelektronoverførslen forbliver tvetydige. Nu, ved hjælp af dyb-ultraviolette kontinuumpulser, EPFL-forskere har udviklet en substratspecifik metode til at detektere elektronoverførsel. Værket er udgivet i Journal of the American Chemical Society .

Arbejdet blev udført af Majed Cherguis laboratorium ved EPFL, som har specialiseret sig i ultrahurtig spektroskopi. Gruppen fokuserede på to typer farvefølsomme solkonverteringssystemer:et baseret på titaniumdioxid, den anden på zinkoxid-nanopartikler, som begge tilhører kategorien af ​​overgangsmetaloxid-substrater (TMO). Disse TMO'er er karakteriseret ved specifikke absorptionsbånd, som er systemets fingeraftryk og skyldes neutrale elektron-hul-par, kaldet en exciton.

EPFL-holdet havde til formål at overvinde begrænsningerne ved nuværende metoder til måling af elektronoverførsel, som alle bruger lys i de synlige-til-terahertz-frekvenser (bølgelængder omkring 400 – 30000 nm). Imidlertid, denne tilgang er følsom over for bærere, der forbliver fri i TMO-substratet. De er derfor uspecifikke for typen af ​​substrat og kan ikke udvides til den nye generation af solid-state-sensibiliserede solceller (såsom dem, der bruger perovskiter som sensibilisatorer).

I stedet, forskerne ved EPFL brugte dyb-ultraviolette (260-380 nm bølgelængde) kontinuumpulser til at sondere TMO-substraterne i området for deres eksitoniske overgange og detektere elektronoverførsel, via deres svar. Dette åbner en vej til studiet af solid-state sensibiliserede celler, da der er håb om, at substratets respons vil blive skelnet fra sensibilisatorens.