Photoinduced charge carrier dynamics of Zn - Porphyrin - TiO2 electrodes: The key role of charge recombination for solar cell performance

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 16, 2011, Pages 3679-3690

  Imahori, Hiroshi ^a,b,c   Kang, Soonchul ^a,b   Hayashi, Hironobu ^b   Haruta, Mitsutaka ^b   Kurata, Hiroki ^b   Isoda, Seiji ^b   Canton, Sophie E ^d   Infahsaeng, Yingyot ^d   Kathiravan, Arunkumar ^d   Pascher, Torbjörn ^d   Chábera, Pavel ^d   Yartsev, Arkady P ^d   Sundström, Villy ^d  

^a KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^b KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^c KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^d LUND UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARGE RECOMBINATIONS; CONDUCTION BAND ELECTRONS; DYE SENSITIZED SOLAR CELL; ELECTRON TRANSFER; ELECTRON TRANSFER DYNAMICS; HETEROGENEOUS GEOMETRY; LIGHT-HARVESTING; NANOSTRUCTURED TIO; PHOTOINDUCED CHARGE CARRIERS; PHOTOINDUCED ELECTRONS; PORPHYRIN MOLECULES; SOLAR CELL EFFICIENCIES; SOLAR CELL PERFORMANCE; SURFACE COVERAGES; TILT ANGLE; TIME-RESOLVED ABSORPTION; TIO;

CHARGE TRANSFER; EFFICIENCY; ELECTRODES; ELECTRON INJECTION; ELECTRON MOBILITY; ELECTRON TRANSITIONS; ION EXCHANGE; PORPHYRINS; SOLAR CELLS; ZINC;

ABSORPTION SPECTROSCOPY;

FLUORESCENT DYE; METALLOPORPHYRIN; NANOMATERIAL; TITANIUM; TITANIUM DIOXIDE; ZINC;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; ELECTRODE; ELECTRON; PARTICLE SIZE; PHOTOCHEMISTRY; SEMICONDUCTOR; SOLAR ENERGY; STEREOISOMERISM; SURFACE PROPERTY;

ELECTRODES; ELECTRONS; FLUORESCENT DYES; METALLOPORPHYRINS; MOLECULAR STRUCTURE; NANOSTRUCTURES; PARTICLE SIZE; PHOTOCHEMICAL PROCESSES; SEMICONDUCTORS; SOLAR ENERGY; STEREOISOMERISM; SURFACE PROPERTIES; TITANIUM; ZINC;

EID: 79955633020     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp103747t     Document Type: Article

References (83)

1. Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Chem. Rev. 1995, 95, 49
2. Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 269
3. Grätzel, M. Nature 2001, 414, 338
4. Grätzel, M. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1788
5. Hirata, N.; Lagref, J.-J.; Palomares, E. J.; Durrant, J. R.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M.; Di Censo, D. Chem.î - ̧Eur. J. 2004, 10, 595
6. Piotrowiak, P.; Galoppini, E.; Wei, Q.; Meyer, G. J.; Wiewior, P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5278
7. Kamat, P. V.; Haria, M.; Hotchandani, S. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 5166
8. Lewis, N. S. Inorg. Chem. 2005, 44, 6900
9. Durrant, J. R.; Haque, S. A.; Palomares, E. J. Chem. Commun. 2006, 3279
10. Robertson, N. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 2338
11. Mishra, A.; Fischer, M. K. R.; Bäuerle, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 2474
12. Ardo, S.; Meyer, G. J. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 115
13. Tachibana, Y.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 20056
14. Hannappel, T.; Burfeindt, B.; Storck, W.; Willig, F. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 6799
15. Moser, J. E.; Noukakis, D.; Bach, U.; Tachibana, Y.; Klug, D. R.; Durrant, J. R.; Humphry-Baker, R.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3649
16. Hannappel, T.; Zimmermann, C.; Meissner, B.; Burfeindt, B.; Storck, W.; Willig, F. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3651
17. Ellingson, R. J.; Asbury, J. B.; Ferrere, S.; Hirendra, N. G.; Sprague, J. R.; Lian, T.; Nozik, A. J. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6455
18. Asbury, J. B.; Ellingson, R. J.; Ghosh, H. N.; Ferrere, S.; Nozik, A. J.; Lian, T. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3110
19. Durrant, J. R.; Tachibana, Y.; Mercer, I. P.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Klug, D. R. Z. Phys. Chem. 1999, 212, 93
20. Tachibana, Y.; Haque, S. A.; Mercer, I. P.; Durrant, J. R.; Klug, D. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1198
21. Heimer, T. A.; Heilweil, E. J.; Bignozzi, C. A.; Meyer, G. J. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4256
22. Kallioinen, J.; Lehtovuori, V.; Myllyperkiö, P.; Korppi-Tommola, J. Chem. Phys. Lett. 2001, 340, 217
23. Benkö, G.; Kallioinen, J.; Korppi-Tommola, J. E. I.; Yartsev, A. P.; Sundström, V. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 489
24. Kallioinen, J.; Benkö, G.; Sundström, V.; Korppi-Tommola, J. E. I.; Yartsev, A. P. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 4396
25. Tachibana, Y.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. Chem. Phys. 2002, 285, 127
26. Asbury, J. B.; Hao, E.; Wang, Y.; Ghosh, H. N.; Lian, T. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4545
27. Wang, Y.; Asbury, J. B.; Lian, T. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4291
28. Asbury, J. B.; Hao, E.; Wang, Y.; Lian, T. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11957
29. Palomares, E.; Martinez-Diaz, M. V.; Haque, S. A.; Torres, T.; Durrant, J. R. Chem. Commun. 2004, 2112
30. Wang, D.; Mendelsohn, R.; Galoppini, E.; Hoertz, P. G.; Carlisle, R. A.; Meyer, G. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16642
31. Kilsa, K.; Mayo, E. I.; Kuciauskas, D.; Villahermosa, R.; Lewis, N. S.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Phys. Chem. 2003, 107, 3379
32. Galoppini, E. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1283
33. Piotrowiak, P.; Galoppini, E.; Wei, Q.; Meyer, G. J.; Wiewior, P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5278
34. Bonhote, P.; Moser, J. E.; Humphry-Baker, R.; Vlachopoulos, N.; Zakeeruddin, S. M.; Walder, L.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1324
35. Hasselmann, G. M.; Meyer, G. J. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7671
36. Wang, D.; Mendelsohn, R.; Galoppini, E.; Hoertz, P. G.; Carlisle, R. A.; Meyer, G. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16642
37. Palomares, E.; Clifford, J. N.; Haque, S. A.; Lutz, T.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 475
38. Kortan, A. R.; Hull, R.; Opila, R. L.; Bawendi, M. G.; Steigerwald, M. L.; Carroll, P. J.; Brus, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1327
39. Diamant, Y.; Chappel, S.; Chen, S. G.; Melamed, O.; Zaban, A. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1271
40. Rippard, W. H.; Perrella, A. C.; Albert, F. J.; Buhrman, R. A. Phys. Rev. Lett. 2002, 88 046805
41. Haque, S. A.; Handa, S.; Peter, K.; Palomares, E.; Thelakkat, M.; Durrant, J. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 5740
42. O'Regan, B.; Moser, J.; Anderson, M.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1990, 94, 8720
43. Moser, J. E.; Grätzel, M. Chem. Phys. 1993, 176, 493
44. Fitzmaurice, D. J.; Frei, H. Langmuir 1991, 7, 1129
45. Imahori, H.; Umeyama, T.; Ito, S. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1809
46. Watson, D. F.; Marton, A.; Stux, A. M.; Meyer, G. J. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 10971
47. Rochford, J.; Chu, D.; Hagfeldt, A.; Galoppini, E. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4655
48. Huijser, A.; Marek, P. L.; Savenije, T. J.; Siebbeles, L. D. A.; Scherer, T.; Hauschild, R.; Szmytkowski, J.; Kalt, H.; Hahn, H.; Balaban, T. S. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 11726
49. Cíd, J.-J.; Yum, J.-H.; Jang, S.-R.; Nazeeruddin, M. K.; Martínez-Ferrero, E.; Palomares, E. J.; Ko, J.; Grätzel, M.; Torres, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 8358
50. Eu, S.; Hayashi, S.; Umeyama, T.; Oguro, A.; Kawasaki, M.; Kadota, N.; Matano, Y.; Imahori, H. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 3528
51. Eu, S.; Katoh, T.; Umeyama, T.; Matano, Y.; Imahori, H. Dalton Trans. 2008, 5476
52. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1956, 24, 966
53. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265
54. Gerischer, H.; Willig, F. Top. Curr. Chem. 1976, 61, 31
55. Gerischer, H. Photochem. Photobiol. 1972, 16, 243
56. Imahori, H.; Hayashi, S.; Hayashi, H.; Oguro, A.; Eu, S.; Umeyama, T.; Matano, Y. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18406
57. Pascher, T. Biochemistry 2001, 40, 5812
58. De, S.; Pascher, T.; Maiti, M.; Jespersen, K. G.; Kesti, T.; Zhang, F.; Inganäs, O.; Yartsev, A. P.; Sundström, V. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8466
59. Rogers, J. E.; Nguyen, K. A.; Hufnagle, D. C.; McLean, D. G.; Su, W. J.; Gossett, K. M.; Burke, A. R.; Vinogradov, S. A.; Pachter, R.; Fleitz, P. A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 11331
60. Kira, A.; Tanaka, M.; Umeyama, T.; Matano, Y.; Li, G.; Ye, S.; Isosomppi, M.; Tkachenko, N. V.; Lemmetyinen, H.; Imahori, H. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 13618
61. Hayashi, H.; Kira, A.; Umeyama, T.; Matano, Y.; Charoensirithavorn, P.; Sagawa, T.; Yoshikawa, S.; Tkachenko, N. V.; Lemmetyinen, H.; Imahori, H. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 10819
62. Hilgendorff, M.; Sundström, V. Chem. Phys. Lett. 1998, 287, 709
63. Hilgendorff, M.; Sundström, V. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 10505
64. Benkö, G.; Hilgendorff, M.; Yartsev, A. P.; Sundström, V. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 967
65. Clifford, J. N.; Palomares, E.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M.; Nelson, J.; Li, X.; Long, N. J.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5225
66. Santos, T. D.; Morandeira, A.; Koops, S.; Mozer, A. J.; Tsekouras, G.; Dong, Y.; Wagner, P.; Wallace, G.; Earles, J. C.; Gordon, K. C.; Officer, D.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3276
67. Pal, S.; Galoppini, E.; Sundström, V.; Persson, P. Dalton Trans. 2009, 10021
68. Haque, S. A.; Tachibana, Y.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 1745
69. Haque, S. A.; Tachibana, Y.; Willis, R. L.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 538
70. Němec, H.; Rochford, J.; Taratula, O.; Galoppini, E.; Kužel, P.; Polívka, T.; Yartsev, A.; Sundström, V. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 197401
71. Barzykin, A. V.; Tachiya, M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 4356
72. Lee, C. W.; Lu, H. P.; Lan, C. M.; Huang, Y. L.; Liang, Y. R.; Yen, W. N.; Liu, Y. C.; Lin, Y. S.; Diau, E. W. G.; Yeh, C. Y. Chem.î - ̧Eur. J. 2009, 15, 1403
73. Lee, M. W.; Lee, D. L.; Yen, W. N.; Yeh, C. Y. J. Macromol. Sci. 2009, 46, 730
74. Rochford, J.; Galoppini, E. Langmuir 2008, 24, 5366
75. Tacconi, N. R.; Chanmanee, W.; Rajeshwar, K.; Rochford, J.; Galoppini, E. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2996
76. Wang, Q.; Campbell, W. M.; Bonfantani, E. E.; Jolley, K. W.; Officer, D. L.; Walsh, P. J.; Gordon, K.; Baker, R. H.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15397
77. Hasobe, T.; Imahori, H.; Fukuzumi, S.; Kamat, P. V. J. Mater. Chem. 2003, 13, 2515
78. Nogueira, A. F.; Furtado, L. F. O.; Formiga, A. L. B.; Nakamura, M.; Araki, K.; Toma, H. E. Inorg. Chem. 2004, 43, 396
79. Gulbinas, V.; Chachisvilis, M.; Valkunas, L.; Sundström, V. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2213
80. He, J. J.; Benkö, G.; Korodi, F.; Polivka, T.; Lomoth, R.; Ãkermark, B.; Sun, L.; Hagfeldt, A.; Sundström, V. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4922
81. Pellnor, M.; Myllyperkiö, P.; Korppi-Tommola, J.; Yartsev, A. P.; Sundström, V. Chem. Phys. Lett. 2008, 462, 205
82. Wenger, B.; Grätzel, M.; Moser, J. E. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12150
83. Sundström, V.; Gillbro, T. J. Chem. Phys. 1985, 83, 2733