Pembuatan In-Situ Hibrid Perylene Bisimide/ZnO Nanoroda: Dispersi Tingkat Molekul Meningkatkan Transfer Muatan yang Diinduksikan Cahaya
Abstrak
Sebagai material hibrid fotokonduktif yang penting, perilen/ZnO telah menarik perhatian besar untuk aplikasi terkait sel surya, tetapi umumnya menghadapi tantangan besar dalam merancang hibrid nano perylenes/ZnO yang terdisersi pada tingkat molekul karena pemisahan fase yang mudah antara perylenes dan kristal nano ZnO. Dalam karya ini, kami melaporkan metode reaksi in-situ untuk menyiapkan H-agregat terdisersi pada tingkat molekul hibrid nanoroda perylene bisimide/ZnO. Spektrum fotovoltaik permukaan dan spektrum fotovoltaik permukaan yang diinduksikan medan listrik menunjukkan bahwa intensitas fotovoltaik hibrid nanoroda meningkat secara dramatis sebanyak 100 kali dibandingkan dengan perylene bisimide murni. Peningkatan intensitas fotovoltaik berasal dari dua aspek: (1) elektron yang dihasilkan cahaya transfer dari perylene bisimide ke nanoroda ZnO karena medan listrik yang terbentuk pada antarmuka perylene bisimide/ZnO; (2) H-agregat perylene bisimide dalam komposit nanoroda ZnO, yang bermanfaat untuk pemisahan dan transportasi muatan yang dihasilkan cahaya. Perkenalan komposit nanoroda ZnO perylene-3,4,9,10-tetrakarboksilat diimida terfungsionalisasi tioenil (T-PTCDI) yang teratur sendiri-merakit menginduksikan peningkatan signifikan dalam efisiensi konversi foto-ke-elektron insiden. Karya ini menyediakan pola pikir baru untuk meningkatkan efisiensi transfer muatan yang diinduksikan cahaya, yang membawa inspirasi baru untuk persiapan sel surya yang sangat efisien.
Pendahuluan
Perylene bisimide adalah salah satu material fotovoltaik fungsional penting yang memiliki stabilitas panas yang baik, karakteristik kimia dan fotovoltaik. Selain itu, ia memiliki rentang absorpsi spektrum yang luas sekitar 450–600 nm dan jeda energi sekitar 2,5 eV. Tingkat energi orbital molekuler terendah yang tidak terisi (LUMO) dan orbital molekuler tertinggi yang tidak terisi (HUMO) serta sistem π-terkonjugasi yang besar memberikan perylene bisimide dengan mobilitas elektron yang tinggi dalam arah tumpukannya, yang mungkin menemukan aplikasi potensial dalam sel surya organik [1, 2], transistor efek medan [3,4,5], dioda pemancar cahaya [6], self-assembly [7, 8] dan sond bioluminesens [9] dll.
Hibridisasi material organik dengan nanopartikel anorganik biasanya memberikan play terbaik dari kedua entitas (misalnya, mobilitas muatan tinggi dari semiconductor anorganik dan penyerapan cahaya yang unggul dari matriks organik) dalam satu hibrid [7, 10, 11]. Misalnya, material anorganik cenderung memiliki mobilitas pembawa muatan tinggi sementara material organik unggul dalam koefisien absorpsi. Dengan cara memilih material anorganik dengan bijak, komposit dengan fungsi yang berpasangan dan saling meningkatkan sinergis dapat dibuat menggunakan karakteristik adsorpsi dan koordinasi unik dari material organik. Pengikatan antarmuka yang valid dari jenis komposit ini membuatnya memiliki properti dan penggunaan yang baru dan khusus.
Material hibrid nano ZnO telah menarik perhatian besar dalam elektronik fotovoltaik karena nanomaterial ZnO memiliki tingkat energi yang tepat, biaya rendah dan proses persiapan yang mudah [12, 13]. Di antara hibrid organik-anorganik berbasis ZnO, hibrid perilen/ZnO sebagai material hibrid fotokonduktif telah banyak diteliti [14,15,16,17,18] dan menunjukkan aplikasi yang sangat menjanjikan sebagai lapisan antkatoda untuk sel surya berkinerja tinggi. Namun, masih tantangan untuk mendapatkan hibrid perilen/ZnO yang sangat terdisersi (tingkat molekuler) karena pemisahan fase yang diinduksikan oleh tumpukan pi-pi perilen yang kuat antara perylenes dan ZnO [19]. Di sisi lain, hibridisasi tingkat molekuler antara perilen dan ZnO akan membantu transfer muatan yang efisien dalam hibrid, yang memiliki dampak besar pada properti fotovoltaik material, yang oleh karena itu penting untuk aplikasinya dalam bidang fotovoltaik [20,21,22].
Dalam studi ini, kami telah membuat komposit T-PTCDI/ZnO yang terdisersi pada tingkat molekuler melalui reaksi pertumbuhan kristal nano ZnO in-situ dalam larutan T-PTCD (Gambar 1). Transfer muatan yang diinduksikan cahaya yang efisien antara T-PTCDI dan nanoroda ZnO diamati melalui fotovoltaik permukaan, spektrum fluoresensi dan spektrum fotovoltaik permukaan yang diinduksikan medan listrik. Studi ini menyediakan metode baru dan nyaman untuk menyiapkan hibrid nano perylenes/ZnO yang terdisersi pada tingkat molekul, yang membuka jalan yang menjanjikan untuk pembuatan dan aplikasi fotovoltaik berbasis kristal nano perylene bisimide/ZnO.
Reaksi pertumbuhan kristal nano ZnO in-situ dalam larutan T-PTCD
Metode
Bahan
4-Aminotiofenol (analitis murni), Perylene-3,4,9,10-tetrakarboksilat dianhidride (analitis murni), nitrat zink (analitis murni) dan heksametilentetramin (analitis murni) disediakan oleh Aladdin. Semua bahan diterapkan langsung tanpa perawatan lebih lanjut.
Sintesis Molekul Organik T-PTCDI
T-PTCDI disintesis mengikuti langkah-langkah yang diberikan oleh referensi [5], dan struktur molekular ditampilkan dalam Gambar 2.
Diagram skematis rute sintesis T-PTCDI
Sintesis Komposit Nanoroda T-PTCDI/ZnO
Secara spesifik, nitrat zink (12,5 mmol), heksametilentetramin (12,5 mmol) dan T-PTCDI (5 mg) dilarutkan dalam kolong bundar. Kemudian campuran diaduk pada 90 °C dengan laju pengadukan 73 rpm. Setelah 2 jam, campuran reaksi didinginkan ke suhu ruangan dan garam yang tidak bereaksi dikeluarkan dengan air. Terakhir, produk diperoleh setelah dikeringkan vakum pada 50 °C selama 24 jam. Formulasi spesifik dijelaskan dalam Tabel 1.
Pembuatan Sel Surya
ZnO padat disiapkan dengan sputtering pada sisi konduktif FTO [23]. Dispersi koloid aktif disiapkan dengan menambahkan 10 mL air deionisasi ke 1,5 g komposit nanoroda T-PTCDI/ZnO. Dispersi koloid di atas ditaburi pada permukaan film padat dengan teknik doctor blading. Ketebalan film porous yang diperoleh sekitar 3 μm. Elektroda FTO komposit nanoroda T-PTCDI/ZnO dan elektroda kontra platinisasi dirangkak dalam sel sandwich tertutup dengan celah film ionomer leleh panas (Surlyn 1702, ketebalan 25 mm, DuPont). Larutan elektrolit terdiri dari campuran 0,5 M 2, 3-dimetil-1-propil imidazolium iodida, 0,05 M I2, 0,1 M LiI in asetonitril.
Pengukuran
Fase kristal sampel ini dikarakterisir dengan difraksi sinar-X (XRD) menggunakan rentang pemindaian dari 5° hingga 75°, dan menggunakan difraktometer MAC Science MXP-3VA yang dilengkapi dengan radiasi CuKα monokromatis (λ = 1,5405 Å) yang dioperasikan pada 40 mA dan 40 kV. Analisis morfologi dan struktur lebih lanjut dari produk dilakukan oleh mikroskop elektron transmisi (TEM) dan difraksi elektron area terpilih (SAED) pada JEOL 200CX TEM pada tegangan percepatan 200 kV. Spektrum absorpsi UV–visibel diukur dengan spektrofotometer ultraviolet–visibel (Varian CARY 100 Bio). Spektrum fotovoltaik permukaan (SPS) diukur berdasarkan penguat lock-in. Sistem pengukuran terdiri dari ruang sampel, penguat lock-in (SR830, Stanford Research Systems, Inc.) dengan pemotong cahaya (SR540, Stanford Research Systems, Inc.) dan sumber cahaya monokromatik yang disediakan oleh lampu xenon 500 W (CHFXM500, Trusttech) dan monokromator (SBP500, Zolix).
Hasil dan Pembahasan
Sampel yang dihasilkan yang disiapkan melalui pertumbuhan kristal nano ZnO in-situ dikarakterisir dengan XRD, TEM dan spektrum XPS seperti ditampilkan dalam Gambar 3a–d, masing-masing. Gambar 3a menunjukkan pola difraksi XRD material komposit ZnO-T-PTCDI. Ia menunjukkan puncak difraksi yang diindeks dari produk komposit dan struktur wurtzite heksagonal ZnO (JCPDS No. 36-1451). Selain itu, ada banyak puncak difraksi yang ditandai dengan *, yang mungkin milik T-PTCDI. Karena susunan molekuler organik yang rumit, sulit untuk menetapkan puncak difraksi ini. Gambar 3b, c menunjukkan foto mikroskop elektron transmisi (TEM) dari komposit ZnO-T-PTCDI. Gambar inserset dalam Gambar 3b adalah Pola Difraksi Elektron Area Terpilih (SAED). Ditentukan dari difraksi SAED bahwa arah pertumbuhan nanoroda adalah arah dominan [0001], dan T-PTCDI tidak mempengaruhi pertumbuhan ZnO. Terlihat bahwa morfologi material komposit berbentuk batang dan dilapisi oleh lapisan material penutup pada permukaan (Gambar 3c). Gambar TEM menunjukkan bahwa ketebalan T-PTCDI sekitar 2,56 nm (Gambar 3c), yang konsisten dengan panjang molekul T-PTCDI (2,38 nm). Digabungkan dengan SAED, terbukti bahwa ZnO adalah nanoroda dengan film molekuler T-PTCDI pada permukaan luar. Seperti yang diungkapkan dalam Gambar 3d, hasil analisis spektrum energi elektron (EDAX) menunjukkan ketergantungan tingkat hitung foton sinar-X karakteristik (KCnt) pada energi (kev) untuk material komposit, menunjukkan keberadaan elemen C dan S.
a Pola difraksi XRD untuk komposit ZnO-T-PTCDI. TEM material komposit ZnO-T-PTCDI: b pembesaran rendah, inserset: Pola Difraksi Elektron Area Terpilih (SAED) dan c resolusi tinggi. d Analisis spektrum energi komposit ZnO-T-PTCDI. e Spektrum UV–visibel T-PTCDI dan komposit nanoroda T-PTCDI/ZnO
Gambar 3e menunjukkan spektrum UV–visibel T-PTCDI dalam larutan kloroform yang encer. Tiga puncak absorpsi Q-Band adalah 528 nm (Q0,0), 491 nm (Q1,0) dan 458 nm (Q2,0) masing-masing. Senyawa perylene bisimide memiliki struktur datar matriks perilen, di mana elektron π dari grup tioenil dikonjugasi dengan elektron π dari perilen dan membentuk sistem π-terkonjugasi yang lebih besar. Oleh karena itulah, esensi penyerapan elektron kromofor perylene bisimide pada wilayah terlihat adalah transisi π–π* dalam sistem terkonjugasi.
Dibandingkan dengan spektrum T-PTCDI dalam Gambar 3e, terlihat bahwa semua puncak absorpsi komposit T-PTCDI/ZnO menunjukkan pergeseran biru sebesar 8 hingga 13 nm dan akhirnya berada pada 515, 480 dan 450 nm, masing-masing. Pergeseran biru untuk puncak absorpsi menunjukkan bahwa status aglomerasi T-PTCDI dalam sistem hibrid telah berubah dibandingkan dengan yang murni dan telah berubah menjadi agregat H. Orbital molekuler matriks perilen terdiri dari tiga HOMO dan tiga LUMO. Telah dibuktikan bahwa ketiga LUMO berada pada tingkat energi degeneratif dan biasanya menunjukkan fitur pembawa elektron, di mana jedanya ditetapkan sebesar 2,23 eV berdasarkan tepi absorpsi mereka. Tepi absorpsi yang dimulai pada 400 nm dalam Gambar 3e milik nanoroda ZnO.
Gambar 4a menunjukkan spektrum fotovoltaik permukaan T-PTCDI. Ditemukan bahwa posisi respons fotovoltaik berada pada 476 nm (Y1) dan 537 nm (Y2), masing-masing, dengan intensitas respons sekitar 0,5–0,6 μV. Lokasi puncak absorpsi berbeda dari yang dalam spektrum absorpsi UV–visibel, dan respons pada 476 nm sedikit lebih kuat daripada pada 537 nm. Gambar 4b menunjukkan spektrum fotovoltaik permukaan komposit T-PTCDI/ZnO. Jelas, ada puncak absorpsi tajam pada 366 nm, yang milik transisi antara banda ZnO dengan respons maksimum 0,13 mV. Dibandingkan dengan puncak respons T-PTCDI, Y2 menunjukkan pergeseran biru dari 537 menjadi 528 nm sementara Y1 juga berubah dari 476 menjadi 470 nm dengan profil puncak yang lebih terang. Selain itu, tidak ada perubahan yang jelas yang diamati pada posisi puncak ZnO. Setelah membandingkan kekuatan respons Y1 dan Y2, dapat ditemukan bahwa intensitas Y1 meningkat dari 0,55 menjadi 105 μV setelah penggabungan, menunjukkan peningkatan hampir 200 kali. Juga, nilai respons Y2 meningkat dari 0,5 menjadi 65 μV, menunjukkan peningkatan sekitar 100 kali. Potensi terpengaruh berkaitan erat dengan kepadatan muatan permukaan, yang dapat dijelaskan oleh rumus (1)
di mana Vs adalah potensi terpengaruh pada junturan halangan Schottky, e adalah muatan elektron, k adalah konstanta dielektrik, ϵ0 adalah permitivitas ruang bebas, NA adalah konsentrasi aseptor terionisasi, ND adalah konsentrasi donor dan NS adalah kepadatan muatan permukaan. Menurut Eq. 1, Vs meningkat dengan peningkatan NS karena \(N_{{\text{D}}} - N_{{\text{A}}}\) adalah konstanta aproksimasi, yaitu, pembengkokan banda permukaan meningkat. Akibatnya, efisiensi pemisahan pembawa muatan yang dihasilkan cahaya telah sangat ditingkatkan yang mengarah pada peningkatan respons efektif untuk SPV [24].
SPS dari a T-PTCDI dan b komposit nanoroda T-PRCDI/ZnO, c penyelarasan tingkat energi ZnO dan T-PTCDI. d FISPS T-PTCDI dan e, f komposit nanoroda T-PRCDI/ZnO
Dalam hal perbedaan dari dua respons peningkatan T-PTCDI, Y1 memiliki jeda yang lebih lebar karena halangan potensi energi yang lebih tinggi yang terbentuk dengan ZnO. Namun, Y2 berada di tepi tingkat energi LUMO dengan halangan potensi energi yang lebih rendah, yang menginduksi perbedaan dalam efek pemisahan muatan listrik dari Y1. Menurut prinsip uji fotovoltaik permukaan, pasang lubang-elektron yang dihasilkan cahaya akan terbentuk setelah semiconductor menyerap foton. Dengan efek medan terpengaruh atau medan listrik lainnya, pasang lubang-elektron terpisah dan bergerak ke arah berlawanan, menyebabkan variasi potensi foto di permukaan. Oleh karena itu, setelah nanoroda ZnO berhibrid dengan T-PTCDI, muatan foto permukaan meningkat seiring dengan peningkatan efek fotovoltaik, menunjukkan bahwa terdapat proses transfer muatan yang efisien dalam komposit T-PTCDI/ZnO.
Menurut Gambar 4a, respons fotovoltaik T-PTCDI murni lemah, berarti bahwa T-PTCDI hanya dapat memicu medan terpengaruh kecil sendiri. Jelas bahwa peningkatan respons fotovoltaik T-PTCDI yang berhibrid sangat mungkin dipengaruhi oleh medan listrik antarmuka yang terbentuk antara T-PTCDI dan nanoroda ZnO serta variasi aglomerasi T-PTCDI, alih-alih medan terpengaruh yang dihasilkan oleh T-PTCDI itu sendiri.
Membandingkan tingkat energi ZnO dan T-PTCDI, tingkat energi LUMO T-PTCDI adalah − 4,2 eV, yang lebih tinggi dari konduksi ZnO (− 4,4 eV) dan oleh karena itu medan listrik antarmuka yang diarahkan dari T-PTCDI ke ZnO dapat terbentuk antara kedua entitas ini (Gambar 4c). Dari sudut pandang lain, mobilitas elektron antara kedua komponen ini bervariasi secara dramatis. Secara rinci, mobilitas elektron T-PTCDI di bawah 2,1 cm2 V−1 s−1, sementara ZnO memiliki rentang mobilitas elektron tinggi dari 200 hingga 400 cm2 V−1 s−1. Ketika kedua entitas berhibrid satu sama lain, elektron akan terkumpul pada ZnO, yang dikaitkan dengan kemampuan transfer elektron yang menguntungkan ZnO. Sementara itu, lubang terkumpul di sisi T-PTCDI, menunjukkan bahwa medan listrik yang berarah dari T-PTCDI ke ZnO diperoleh. Jadi, karena ketidaksesuaian tingkat energi dan mobilitas elektron antara T-PTCDI dan ZnO, medan listrik antarmuka dapat terbentuk dalam antarmuka kedua komponen ini dan dapat secara besar-besaran meningkatkan transfer elektron di antara mereka. Pada saat yang sama, karena interaksi tumpukan π–π antara sistem π terkonjugasi, agregat H telah terbentuk dengan hibridisasi T-PTCDI dan ZnO. Interaksi tumpukan π–π memfasilitasi transisi dan pemisahan muatan listrik, menghasilkan pembentukan medan listrik antarmuka dan agregat H dalam komposit T-PTCDI/ZnO yang mengarah pada peningkatan eksponensial respons fotovoltaik permukaan. Efek medan listrik eksternal biasanya diterapkan untuk mencerminkan properti medan terpengaruh. Gambar 4d menunjukkan spektrum fotovoltaik permukaan yang diinduksikan medan listrik T-PTCDI. Baik respons fotovoltaik T-PTCDI di bawah medan listrik positif atau negatif, tidak ada variasi yang signifikan dibandingkan dengan yang tanpa medan listrik. Fenomena ini menunjukkan bahwa variasi Y1 dan Y2 berasal dari transisi π–π intrinsik dalam sistem terkonjugasi. Selain itu, medan terpengaruh T-PTCDI inert terhadap medan listrik eksternal karena mobilitas pembawa muatan yang buruk; oleh karena itulah, sulit bagi muatan foto yang dihasilkan untuk melakukan gerakan berarah.
Gambar 4e, f menunjukkan FISPS komposit T-PTCDI/ZnO di bawah medan listrik positif dan negatif, masing-masing. Karena medan listrik eksternal hanya sedikit mempengaruhi medan terpengaruh yang dibentuk oleh T-PTCDI itu sendiri, ia akan terutama mempengaruhi medan listrik antarmuka yang terbentuk antara T-PTCDI dan ZnO. Jelas, respons fotovoltaik meningkat secara drastis seiring dengan peningkatan intensitas medan listrik positif, menunjukkan bahwa arah medan listrik antarmuka sama dengan medan listrik positif, yaitu, berarah dari permukaan ke dalam.
Pada mikro-tingkat, arah medan listrik antarmuka berarah dari T-PTCDI ke ZnO, sementara T-PTCDI melapisi permukaan ZnO pada makro-tingkat. Oleh karena itulah, arah medan listrik antarmuka berarah dari lapisan kulit ke fase bulk, yang sama dengan arah medan listrik positif. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 4f, respons fotovoltaik hampir tidak dapat diamati dalam SPS yang diinduksikan medan listrik negatif, yang berarti arah medan listrik negatif berlawanan dengan arah medan listrik antarmuka. Medan listrik eksternal menekan efek pemisahan medan listrik antarmuka terhadap pembawa muatan foto, mengakibatkan penurunan drastis dalam efek pemisahan muatan dan respons fotovoltaik yang lebih buruk. Variasi respons fotovoltaik dengan medan sesuai dengan prinsip fotovoltaik permukaan yang diinduksikan medan.
Efek transfer muatan antara ZnO dan T-PTCDI juga dapat dilihat dari spektrum fluoresensi. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 5a, puncak emisi sekitar 600 nm T-PTCDI setelah digabungkan dengan ZnO hampir tidak dapat diamati lagi, menunjukkan bahwa muatan tidak dapat direkombinasikan secara efektif setelah terisolasi. Ini mengarah pada penyelamatan fluoresensi.
a Perbandingan spektrum fluoresensi T-PTCDI dan ZnO-T-PTCDI (panjang gelombang penggerusan 325 nm) dan b spektrum SPS ZnO dalam sistem campuran ZnO/T-PTCDI. c Sketsa mekanisme self-assembly dan transfer muatan komposit nanoroda T-PTCDI/ZnO. d Karakteristik arus–tegangan dan e spektrum IPCE sel surya sensitif warna berbasis komposit nanoroda T/PTCDI ZnO di bawah iluminasi surya simulasi (AM 1.5G)
Gambar 5b menunjukkan respons fotovoltaik T-PTCDI dan komposit yang terdiri dari ZnO dan T-PTCDI. Terlihat bahwa respons fotovoltaik sistem komposit telah meningkat sekitar dua kali yang menunjukkan perbedaan besar dibandingkan dengan sistem self-assembly in-situ, menunjukkan bahwa ada assemble antarmuka yang buruk antara ZnO dan T-PTCDI. Ini menunjukkan bahwa kontak yang baik antara ZnO dan T-PTCDI adalah faktor kunci lain untuk peningkatan fotovoltaik.
Mekanisme penggabungan dan transfer muatan ZnO dengan T-PTCDI ditampilkan dalam Gambar 5c. Peningkatan suhu mengakibatkan hidrolisis heksametilentetramin yang menghasilkan sejumlah besar OH−. Sebagian alkali dikonsumsi untuk menghasilkan ZnO dan bagian sisa mengarah pada peningkatan kekerasan larutan, resulting in peningkatan keberlanjutan T-PTCDI dalam kondisi alkaline. Karena efek koordinasi Zn2+ dengan fungsionalitas tioenil, self-assembly terjadi in-situ dengan ZnO selama tahap pertumbuhan. Manfaat dari H-agregat molekul T-PTCDI dan medan listrik antarmuka antara ZnO dan T-PTCDI, elektron yang dihasilkan oleh molekul T-PTCDI dapat secara efektif transportasi dalam H-agregat molekul T-PTCDI dan kemudian transfer ke nanoroda ZnO, resulting in peningkatan fotovoltaik permukaan.
Efisiensi konversi foto-ke-elektron monokromatik insiden (IPCE), yang didefinisikan sebagai jumlah elektron yang dihasilkan oleh cahaya dalam rangka luar dibagi dengan jumlah foton insiden, ditampilkan dalam Eq. (2) berikut:
di konstanta 1240 berasal dari konversi satuan, arus foto pendek yang dihasilkan oleh cahaya monokromatik adalah Isc, dan λ adalah panjang gelombang cahaya monokromatik insiden, Pin adalah intensitas cahaya [16, 25, 26]. Gambar 5d menunjukkan kurva efisiensi konversi foto-ke-arus monokromatik insiden (IPCE) untuk sel surya yang disiapkan oleh komposit nanoroda T-PTCDI/ZnO. Dibandingkan dengan komposit nanoroda T-PTCDI/ZnO yang dicampur, perkenalan komposit nanoroda T-PTCDI/ZnO yang teratur sendiri-merakit menginduksi peningkatan signifikan dalam IPCE hampir seluruh wilayah panjang gelombang (350–650 nm), dan dari 2 hingga 7% dalam rentang 450–500 nm. Efisiensi konversi daya keseluruhan DSSC dengan elektrolit yang mengandung komposit nanoroda T-PTCDI/ZnO yang teratur sendiri-merakit sekitar 0,4% (Jsc = 4,4 mA cm2, Voc = 0,31 V, dan ff = 0,32), yang lebih besar dari DSSC komposit nanoroda T-PTCDI/ZnO yang dicampur (0,05)% (Jsc = 0,86 mA cm2, Voc = 0,19 V, dan ff = 0,29) dalam Gambar 5e. Ini menunjukkan bahwa peningkatan kinerja sel surya setelah perkenalan molekul T-PTCDI yang teratur sendiri-merakit pada nanoroda ZnO adalah karena efisiensi transfer muatan yang ditingkatkan, rentang penyerapan cahaya yang luas, pencaran dan peningkatan umur elektron [17, 27].
Kesimpulan
Simpulan, metode pertumbuhan kristal nano ZnO in-situ yang diusulkan dalam karya ini terbukti menjadi strategi yang kuat untuk pembuatan hibrid kristal nano perylene bisimide/ZnO yang terdisersi pada tingkat molekul. Respons fotovoltaik T-PTCDI yang berhibrid dengan ZnO telah secara signifikan ditingkatkan dibandingkan dengan T-PTCDI murni, menunjukkan bahwa terdapat proses transfer muatan yang sangat efisien antara kedua komponen ini. Proses ini dipengaruhi oleh medan listrik antarmuka yang terbentuk oleh hibridisasi T-PTCDI dan ZnO serta pembentukan agregat H dalam T-PTCDI. Ini mengarah pada peningkatan efektif dalam mobilitas elektron yang lebih mempromosikan transisi dan pemisahan muatan.
