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氧化还原介质对苯二酚可提高基于叶绿素仿生光伏器件的光伏性能 | Communications Chemistry

期刊:Communications Chemistry

标题: Hydroquinone redox mediator enhances the photovoltaic performances of chlorophyll-based bio-inspired solar cells

DOI:10.1038/s42004-021-00556-5

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Communications Chemistry发表了一项研究Hydroquinone redox mediator enhances the photovoltaic performances of chlorophyll-based bio-inspired solar cells利用纳秒瞬态吸收光谱技术系统地研究了应用于生物光伏领域的叶绿素衍生物的激发态动力学过程,从而揭示了基于模拟天然体系光合作用的生物光伏器件的工作原理,并证明掺入对苯二酚氧化还原介质能明显提高器件的光电转换效率。



太阳能电池.jpg

模拟Z型光合作用的生物太阳能电池中两种叶绿素衍生物Chl-A 和 Chl-D的激发动力学以及电荷转移和重组过程。



叶绿素衍生物作为一种自然资源丰富、环境友好、并可生物降解的光敏材料近几年被应用于生物太阳能电池中。然而,叶绿素衍生物其自身的激发动力学过程目前尚不清晰。在本研究中,我们系统研究了在溶液和薄膜状态下叶绿素衍生物的亚纳秒泵浦探测时间分辨吸收光谱。通过在叶绿素衍生物薄膜样品中混入全反式β-胡萝卜作为三线态牺牲剂以及溶液样品中持续充氮气中观察到叶绿素衍生物三线态的形成。此外,通过添加对苯二酚作为自由基阳离子清除剂(自由基阴离子给体)从而确定了溶液和薄膜样品叶绿素衍生物的自由基种类。溶液中的自由基(阳离子或阴离子)在器件中即为载流子。除此之外,我们发现在叶绿素衍生物中掺入对苯二酚后,由于提高了两种叶绿素衍生物之间的电荷重组过程,使得基于模拟Z型光合作用的仿生太阳能电池的光电转换效率提高了 20%。



© nature

Communications Chemistry | doi: 10.1038/s42004-021-00556-5


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