Introducing manganese complexes as redox mediators for dye-sensitized solar cells

文献情報

出版日 2013-12-06
DOI 10.1039/C3CP54894E
インパクトファクター 3.676
著者

Ishanie Rangeeka Perera, Wanchun Xiang, Torben Daeneke, Richard A. Evans, C. André Ohlin, Leone Spiccia


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要旨

The abundance and low toxicity of manganese have led us to explore the application of manganese complexes as redox mediators for dye sensitized solar cells (DSCs), a promising solar energy conversion technology which mimics some of the key processes in photosynthesis during its operation. In this paper, we report the development of a DSC electrolyte based on the tris(acetylacetonato)manganese(III)/(IV), [Mn(acac)3]0/1+, redox couple. PEDOT-coated FTO glass was used as a counter electrode instead of the conventionally used platinum. The influence of a number of device parameters on the DSC performance was studied, including the concentration of the reduced and oxidized mediator species, the concentration of specific additives (4-tert-butylpyridine, lithium tetrafluoroborate, and chenodeoxycholic acid) and the thickness of the TiO2 working electrode. These studies were carried out with a new donor–π–acceptor sensitizer K4. Maximum energy conversion efficiencies of 3.8% at simulated one Sun irradiation (AM 1.5 G; 1000 W m−2) with an open circuit voltage (VOC) of 765 mV, a short-circuit current (JSC) of 7.8 mA cm−2 and a fill factor (FF) of 0.72 were obtained. Application of the commercially available MK2 and N719 sensitizers resulted in an energy conversion efficiency of 4.4% with a VOC of 733 mV and a JSC of 8.6 mA cm−2 for MK2 and a VOC of 771 mV and a JSC of 7.9 mA cm−2 for N719. Both dyes exhibit higher incident photon to current conversion efficiencies (IPCEs) than K4.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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