2019-07-10 06:44:02
分析过渡金属染料中的电荷转移

基于染料的太阳能电池中的过渡金属络合物负责将光转换成电能。已经使用分子内的空间电荷分离模型来描述这种转化。然而,BESSY II的分析表明,这个过程的描述太简单了。这是一个团队第一次研究了金属原子及其配体周围的基本光化学过程。该研究现已在Angewandte Chemie国际版上发表,并在封面上展示。

有机太阳能电池如Grätzel电池由基于过渡金属配合物化合物的染料组成。阳光以这样的方式激发复合物的外部电子,使得它们从金属络合物中心的轨道转移到相邻化合物的轨道中。到目前为止,假设电荷载体在此过程中在空间上分离,然后剥离,以便电流可以流动。由HZB的AlexanderFöhlisch领导的团队现在已经能够澄清事实并非如此。

在低α模式下使用BESSY II的短X射线脉冲,他们能够跟踪由激光脉冲光激发触发的铁络合物的每个步骤。 “我们可以直接观察激光脉冲如何减少金属的三维轨道,”Raphael Jay博士解释道。学生和研究的第一作者。在理论计算的帮助下,他们能够非常准确地解释时间分辨X射线吸收光谱的测量数据。下面的图片出现:最初,激光脉冲确实使来自铁原子的3-D轨道的电子离域到相邻的配体上。然而,这些配体反过来立即将电荷推回到金属原子的方向,从而立即补偿金属上的电荷损失和相关的初始电荷载体分离。

这些发现可能有助于开发用于染料敏化太阳能电池的新材料。迄今为止,钌配合物通常用于有机太阳能电池中。钌是一种稀有元素,因此价格昂贵。铁络合物将显着更便宜,但其特征在于电荷载体之间的高复合率。进一步的研究将揭示过渡金属配合物的中介特征是什么,以便将光有效地转换成电能。

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