Vliv elektron-kationtové interakce na mobilitu elektronů v nanokrystalech ZnO a TiO₂: studie pomocí ultrarychlé terahertzové spektroskopie

Barvivem senzitivizované polovodiče jsou slibnými materiály pro použití v Grätzelových solárních článcích. V naší práci se zabýváme vstřikováním elektronů do polovodiče a počáteční fází transportu elektronů k anodě. Ukázali jsme, že přenos náboje v aktivním nanostrukturovaném solárním článku a v nesenzitivizovaných polovodičích může být velmi odlišný. Elektron-kationtový komplex v ZnO je zformován během 5 ps, což způsobuje rychlou rekombinaci náboje. Elektronová mobilita je ovšem výrazně snížena i po disociaci komplexu (100 ps) kvůli silné elektrostatické interakci mezi injektovanými elektrony a kationty barviva. Oproti tomu senzitivizované nanokrystaly TiO₂ tímto problémem díky své vysoké permitivitě netrpí. Věříme, že tyto procesy jsou zodpovědné za odlišné účinnosti konverze energie mezi Grätzelovými články, jež jsou založeny na TiO₂ a ZnO.

Souhrn přechodného IR vodivého spektra v různých vzorcích. Symboly (levá osa): naměřená data; křivky (pravá osa): vypočtená mobilita přímo fotogenerovaných elektronů (plná čára) a injektovaných elektronů (přerušovaně). V levém grafu se tyto křivky překryývají.

¹Department of Chemical Physics, Lund University, Getingevägen 60, Box 124, 221 00 Lund, Sweden
²Chemistry Department, Rutgers University, 73 Warren Street, Newark, New Jersey 07102, USA
³Institute of Physics of the Academy of Sciences of the Czech Republic, Na Slovance 2, 182 21 Praha 8, Czech Republic
⁴Institute of Physical Biology, University of South Bohemia, Zámek 136, CZ-373 33 Nové Hrady, Czech Republic