More stable and more efficient alternatives of Z-907: carbazole-based amphiphilic Ru(ii) sensitizers for dye-sensitized solar cells

文献情報

出版日 2014-10-31
DOI 10.1039/C4CP04120H
インパクトファクター 3.676
著者

Hammad Cheema, Ashraful Islam, Robert Younts, Bhoj Gautam, Idriss Bedja, Ravindra Kumar Gupta, Liyuan Han, Kenan Gundogdu, Ahmed El-Shafei


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要旨

Here we report two novel amphiphilic Ru(II) heteroleptic bipyridyl complexes, HD-14 and HD-15, compared to previously reported NCSU-10. We have combined the strong electron donor characteristics of carbazole and the hydrophobic nature of different long alkyl chains, C7, C18 and C2 (NCSU-10), tethered to N-carbazole to study their influence on photocurrent, photovoltage and long term stability for dye-sensitized solar cells. Photon harvesting efficiency and electron donating characteristics of carbazole-based ancillary ligands were found to be unaffected by different alkyl chain lengths. However, a slight drop in the Voc of HD-14 and HD-15 was observed compared to that of NCSU-10. It was found by nanosecond flash photolysis transient absorption (TA) measurements that the faster the dye regeneration the higher the photocurrent density response, and the dye regeneration time was found to be 2.6, 3.6, and 3.7 μs for HD-14, HD-15, and N719 dyes, respectively. The difference in the amplitude of the transient absorption (TA) signal of the oxidized dye as measured by femtosecond TA studies is in excellent agreement with the photocurrent generated, which was in the following order HD-14 > HD-15 > N719. Under 1000 h light soaking conditions, HD-15 maintained up to 98% (only 2% loss) of the initial power conversion efficiency compared to 8% loss for HD-14 and 22% loss in the power conversion efficiency for NCSU-10. HD-15 was strikingly stable to light soaking conditions when employed in the presence of an ionic liquid electrolyte, which paves the way for widespread applications of dye-sensitized solar cells with long term stability. The total power conversion efficiency (η) was 9.27% for HD-14 and 9.17% for HD-15 compared to 8.92% for N719.

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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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