Příprava a charakterizace solárních článků využívajících bakteriochlorofylové agregáty

Abstract

The first aim of this work was to optimize the preparation of bacteriochlorin a (a derivative of bacteriochlorophyll a) for its application in dye-sensitized solar cells. The second objective was to investigate the potential use of bacteriochlorophyll c aggregates for light absorption and the subsequent transfer of excitation energy to bacteriochlorin, thereby increasing the efficiency of the solar cell. The solar cells were characterized using measurements of the incident photon-to-current efficiency (IPCE) and current-voltage characteristics. It was observed that the IPCE of the solar cell follows the absorption spectrum of the bacteriochlorin pigment. The maximum efficiency and power output of the cells were determined from the current-voltage characteristics. Furthermore, we demonstrated that among several different preparation methods, only bacteriochlorophyll c aggregates deposited by the droplet method in hexane bind to the sensitized anode. However, the distance between the bacteriochlorophyll c aggregates and bacteriochlorin appears to be too large for efficient excitation energy transfer. This is because the size of the aggregates (>50 nm) exceeds the size of the TiO₂ pores (15-20 nm), where bacteriochlorin is anchored. Therefore, it will be necessary to optimize the preparation method...

Prvním úkolem práce bylo optimalizovat přípravu bakteriochlorinu a (derivát bakteriochlorofylu a) pro využití v barvivem senzitizovaných solárních článcích. Dalším úkolem bylo prozkoumat možnosti využití agregátů bakteriochlorofylu c pro absorpci světla a následný přenos excitační energie na bakteriochlorin a tím zvýšit účinnost článku. Články byly charakterizovány pomocí měření vnější kvantové účinnosti (Incident Photon to Current Efficiency, IPCE) a volt-ampérových charakteristik. Bylo pozorováno, že IPCE solárního článku kopíruje absorpční spektrum pigmentu bakteriochlorinu. Z volt-ampérových charakteristik byly určeny maximální účinnost a výkon článku. Dále jsme ukázali, že z několika různých metod přípravy pouze agregáty bakteriochlorofylu c nanášené metodou suché kapky v hexanu se váží na senzitizovanou anodu. Vzdálenost mezi agregáty bakteriochlorofylu c a bakteriochlorinem ale byla zřejmě příliš velká pro efektivní přenos excitační energie. Velikost agregátů (>50 nm) je totiž větší než velikost pórů TiO2 (15-20 nm), ve kterých je navázán bakteriochlorin. Bude tedy nutné optimalizovat metodu přípravy tak, aby vzdálenost mezi agregáty a bakteriochlorinem byla co nejmenší, například použítím neporézního TiO2.