Creation of Nano-Molecular Assemblies Using Intermolecular Interactions and its Photofunction

利用分子间相互作用及其光功能创建纳米分子组装体

基本信息

  • 批准号:
    16310073
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Novel organic solar cells have been prepared using quaternary self-organization of porphyrin (donor) and fullerene (acceptor) units by clusterization with gold nanoparticles on nanostructured SnO_2 electrodes. First, porphyrin-alkanethiolate monolayer-protected gold nanoparticles (H_2PC nMPP : nis the number of methylene groups in the spacer) are prepared (1st step) starting from the primary component (porphyrin-alkanethiol). These porphyrin-modified gold nanoparticles form complexes with fullerene molecules (2nd step), and they are clusterized in acetonitrile/toluene mixed solvent (3^<rd> step). The highly colored composite clusters can then be assembled as threedimensional arrays onto nanostructured SnO_2 films to afford the ITO/SnO_2/(H_2PC nMPP+C_<60>)_m electrode using an electrophoretic deposition method (4^<th> step). The film of the composite clusters with gold nanoparticle exhibits an incident photon-to-photocurrent efficiency (IPCE) as high as 54% and broad photocurrent action spectra (up to 1000 nm). The power conversion efficiency of the ITO/SnO_2/(H_2PC15MPP+C_<60>)_m composite electrode reaches as high as 1.5%, which is 45 times higher than that of the reference system consisting of the both single components of porphyrin and fullerene.
利用卟啉(供体)和富勒烯(受体)单元的四元自组织,通过金纳米粒子在纳米结构 SnO_2 电极上的簇化,制备了新型有机太阳能电池。首先,从主要成分(卟啉-烷硫醇)开始制备卟啉-烷硫醇单层保护的金纳米粒子(H_2PC nMPP:是间隔基中的亚甲基的数量)(第一步)。这些卟啉修饰的金纳米粒子与富勒烯分子形成复合物(第二步),并且它们在乙腈/甲苯混合溶剂中聚集(第三步)。然后可以使用电泳沉积方法将高度着色的复合簇作为三维阵列组装到纳米结构SnO_2薄膜上以提供ITO/SnO_2/(H_2PC nMPP+C_<60>)_m电极(第4步)。具有金纳米颗粒的复合团簇薄膜表现出高达54%的入射光子光电流效率(IPCE)和宽广的光电流作用光谱(高达1000 nm)。 ITO/SnO_2/(H_2PC15MPP+C_<60>)_m复合电极的功率转换效率高达1.5%,比卟啉和富勒烯单一组分组成的参考体系提高了45倍。

项目成果

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专利数量(0)
Photovoltaic cells using composite nanoclusters of porphyrins and fullerenes with gold nanoparticles
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