Síntesis y evaluación de complejos de cobre (I/II) con ligandos polipiridínicos como mediadores redox en celdas solares sensibilizadas con tintes

• Solera Rojas, José A. ^[1] ; Ledezma Gairaud, Marisol ^[1] ; Pineda, Leslie W. ^[1]
  1. [1] Universidad de Costa Rica

     Universidad de Costa Rica

     Hospital, Costa Rica

     
• Localización: Ciencia y Tecnología: Revista de la Universidad de Costa Rica, ISSN 0378-052X, Vol. 36, Nº. 1, 2020, págs. 37-59
• Idioma: español
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    En las celdas solares sensibilizadas con tintes (DSSCs), el mediador redox en el electrolito permite la transferencia de cargas al regenerar las moléculas del tinte durante su operación. Se sintetizaron y caracterizaron espectroscópicamente los complejos de Cu(I) y Cu(II) de composición química Cu(dmdpp)2 1+/2+ (dmdpp = 2,9-dimetil-4,7-difenil-1,10-fenantrolina) como pares redox y se caracterizaron en las DSSC ensambladas. Los tintes orgánicos sensibilizantes D35, Y123 y Y123/XY1b se investigaron con el electrolito Cu(dmdpp)2 1+/2+, obteniéndose eficiencias de conversión de energía solar en eléctrica (PCE) de 1,57; 1,52 y 1,54 %, respectivamente (1000 W m-2 y AM 1.5G). Se encontró diferencia en la corriente de corto circuito obtenida mediante la integración de las eficiencias de conversión de fotones incidentes a corriente (IPCE) y las curvas corriente voltaje (J-V, 1 Sol), lo que podría deberse a las limitaciones en la difusión del par redox en la disolución por el mayor tamaño del ligando dmdpp. Las mediciones de fotovoltaje transiente permitieron obtener los tiempos de vida de los electrones, los cuales resultaron menores al usar el complejo Cu(dmdpp)2 1+/2+ con el tinte Y123 en comparación con los que tenían el tinte D35 y el tinte Y123/XY1b, justificando el menor voltaje de circuito abierto (VOC) obtenido para este tinte.

  • English

    In dye-sensitized solar cells (DSSCs), the redox mediator in the electrolyte is responsible for the charge transfer within the solar device allowing the regeneration of the dye during the cycle of operation. In this work, complexes of Cu(I) and Cu(II) of chemical composition Cu(dmdpp)2 1+/2+ (dmdpp = 2,9-dimethyl-4,7- diphenyl-1,10-phenanthroline) were synthesized and spectroscopically characterized, and further used as redox couples in assembled DSSC devices. Various sensitizing organic dyes such as D35, Y123 and Y123/XY1b were investigated with the electrolyte Cu(dmdpp)2 1+/2+ resulting in efficiencies of power conversion (PCE, 1000 W m-2 illumination, and AM 1.5G) of 1.57, 1.52, and 1.54 %, respectively. Differences in short-circuit currents obtained from the integration of the incident photon-to-current efficiency (IPCE) spectra and from density-voltage (J-V) curves were observed, probably because of the mass transport limitations in the diffusion of the redox pair in solution, which is likely associated with the larger size of the dmdpp ligand. Transient photovoltage measurements yield shorter electron lifetimes when the complex Cu(dmdpp)2 1+/2+ was incorporated in devices with the Y123 dye in comparison to D35 and Y123/XY1b dye, accounting for the lower open-circuit voltage (VOC) in comparison to D35 and Y123/XY1b.