Publication

Dynamics of Interfacial Charge Transfer States and Carriers Separation in Dye-Sensitized Solar Cells: A Time-Resolved Terahertz Spectroscopy Study

Résumé

Electron injection from a photoexcited molecular sensitizer into a wide-bandgap semiconductor is the primary step toward charge separation in dye-sensitized solar cells (DSSCs). According to the current understanding of DSSCs functioning mechanism, charges are separated directly during this primary electron transfer process, yielding hot conduction band electrons in the semiconductor and positive holes localized on oxidized dye molecules at the surface. Comparing results of ultrafast transient absorption and time-resolved terahertz measurements, we show here that intermediate interfacial charge transfer states (CTSs) are rather formed upon ultrafast injection from photoexcited Ru(II)− bipyridyl dye-sensitizer molecules into mesoporous TiO2 films. Formation and dissociation of these CTSs were found to strongly depend on their ionic environment and excess excitation energy. This finding establishes a new mechanism for charge separation in DSSCs. It also offers a rationale for the effect of electrolyte composition in liquid-based devices and of ion doping in solid-state solar cells under working conditions.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (32)
Cellule solaire à pigment photosensible
Une cellule solaire à pigment photosensible parfois appelée cellules Grätzel (en anglais, Dye-sensitized solar cell ou DSC) est un système photoélectrochimique inspiré de la photosynthèse végétale qui, exposé à la lumière (photons), produit de l’électricité. Elle est souvent désignée par l'acronyme dérivé de son appellation en anglais : dye-sensitized solar cell, DSC, DSSc voire DYSC). Les cellules Grätzel ont été nommées ainsi en référence à son concepteur, Michael Grätzel, de l’École polytechnique fédérale de Lausanne.
Cellule photovoltaïque
Une cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
Hybrid solar cell
Hybrid solar cells combine advantages of both organic and inorganic semiconductors. Hybrid photovoltaics have organic materials that consist of conjugated polymers that absorb light as the donor and transport holes. Inorganic materials in hybrid cells are used as the acceptor and electron transporter in the structure. The hybrid photovoltaic devices have a potential for not only low-cost by roll-to-roll processing but also for scalable solar power conversion. Solar cells are devices that convert sunlight into electricity by the photovoltaic effect.
Afficher plus
Publications associées (49)

THz characterization of GeSn monocrystalline thin films

Anna Fontcuberta i Morral, Andrea Giunto, Nicolas Philippe Laurent Humblot

The employment of other group IV materials, such as alloys of germanium and tin, poses a solution for overcoming the efficiency limit of silicon that arises from its indirect bandgap. By using THz spectroscopy, the optoelectronic properties, such as conduc ...
IEEE2022

The native oxide skin of liquid metal Ga nanoparticles prevents their rapid coalescence during electrocatalysis

Raffaella Buonsanti, Anna Loiudice, Dragos-Constantin Stoian, Jan Vávra, Valery Okatenko, Laia Castilla Amorós

Liquid metals (LMs) have been used in electrochemistry since the 19th century, but it is only recently that they have emerged as electrocatalysts with unique properties, such as inherent resistance to coke-poisoning, which derives from the dynamic nature o ...
2022

The fate of charge carriers in solar materials investigated by time resolved X-ray and optical spectroscopy

Fabio Giacomo Santomauro

This thesis investigates the photoinduced charge carrier dynamics of TiO2 nanoparticles and CsPbX3 (X = Cl, Br) nanocrystals, by means of ultrafast x-ray absorption spectroscopy (XAS) and transient absorption spectroscopy (TAS). TiO2 is among the most prom ...
EPFL2017
Afficher plus

Graph Chatbot

Chattez avec Graph Search

Posez n’importe quelle question sur les cours, conférences, exercices, recherches, actualités, etc. de l’EPFL ou essayez les exemples de questions ci-dessous.

AVERTISSEMENT : Le chatbot Graph n'est pas programmé pour fournir des réponses explicites ou catégoriques à vos questions. Il transforme plutôt vos questions en demandes API qui sont distribuées aux différents services informatiques officiellement administrés par l'EPFL. Son but est uniquement de collecter et de recommander des références pertinentes à des contenus que vous pouvez explorer pour vous aider à répondre à vos questions.