Zinc phthalocyanine absorbing in the near-infrared with application for transparent and colorless dye-sensitized solar cells
Une phtalocyanine de zinc absorbant dans le proche infrarouge, application aux cellules solaires transparentes et incolores sensibilisées par un colorant
Résumé
Transparent and colorless solar cells are attractive new photovoltaic devices as they could bring new opportunities to harness sunlight energy and particularly for their integrations in windows. In this work, a new zinc phthalocyanine was synthesized and investigated as sensitizer in dye sensitized solar cell (DSSC) for this purpose. The zinc phthalocyanine features a benzoic acid anchoring group and six thio(4-tertbutylphenyl) substituents in position alpha of the phtalocyanine. The dye was characterized by absorption and emission spectroscopy and by electrochemistry. The physico-chemical properties show that the dye fulfills the criteria for such an application. A detailed computational study indicates that the electronic communication with TiO2 conduction is weak owing to the absence of overlapping of the wavefunctions of the dye with those of the TiO2 semiconductor. The photovoltaic performances of the zinc phthalocyanine were measured in TiO2 based DSSC and revealed inefficient electron injection and certainly explained by the weak electronic coupling of the 2 dye with TiO2 that limits electron injection efficiency. Strategy is proposed to make better performing sensitizers.
Les cellules solaires transparentes et incolores sont de nouveaux dispositifs photovoltaïques attrayants car ils pourraient offrir de nouvelles possibilités d'exploiter l'énergie du soleil, notamment pour leur intégration dans les fenêtres. Dans ce travail, une nouvelle phtalocyanine de zinc a été synthétisée et étudiée comme sensibilisateur dans une cellule solaire sensibilisée par un colorant (DSSC). La phtalocyanine de zinc présente un groupe d'ancrage acide benzoïque et six substituants thio(4-tertbutylphényle) en position alpha de la phtalocyanine. Le colorant a été caractérisé par spectroscopie d'absorption et d'émission et par électrochimie. Les propriétés physico-chimiques montrent que le colorant remplit les critères pour une telle application. Une étude computationnelle détaillée indique que la communication électronique avec la conduction du TiO2 est faible en raison de l'absence de recouvrement des fonctions d'onde du colorant avec celles du semi-conducteur TiO2. Les performances photovoltaïques de la phtalocyanine de zinc ont été mesurées dans des DSSC à base de TiO2 et ont révélé une injection d'électrons inefficace, certainement expliquée par le faible couplage électronique du colorant avec le TiO2 qui limite l'efficacité de l'injection d'électrons. Une stratégie est proposée pour fabriquer des sensibilisateurs plus performants.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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