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Erschienen in: Journal of Electronic Materials 10/2021

27.07.2021 | Original Research Article

Simulation of the Electrochemical Properties of Dye-Sensitized Solar Cells Based on Quinoxaline Dyes: Effects of Hydroxyl Group Numbers and Positions

verfasst von: Adel Daoud, Ali Cheknane, Rachid Touzani, Hikmat S. Hilal, Aziz Boulouiz

Erschienen in: Journal of Electronic Materials | Ausgabe 10/2021

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Abstract

Twelve various quinoxaline derivative dyes, so coded from Q1–1 to Q1–12, have been investigated as sensitizers in dye-sensitized solar cells (DSSCs). The simulation study has been performed using the density functional theory and time dependent (TD–DFT) methods. All derivatives have the same backbone structures, with two oxygens in fixed positions, and varying numbers and/or positions of hydroxyl groups. The TD–DFT calculations have been soundly useful to predict various dye excitation energies and absorption spectra. The influence of varying numbers and positions of oxygen atoms and hydroxyl groups on optical properties for the free dyes has been studied. With such variation, DSSC characteristics such as light-harvesting efficiency (LHE), electronic injection driving force (ΔGinj) and dye regeneration spontaneity (ΔGreg) have all been studied. Among the series, the Q1–7@ ZnTiO3 interface shows the highest (ΔGinj) (−2.829 eV) and LHE (0.677). The results indicate that hydroxyl group (OH) numbers and positions influence the DSSC microscopic properties, and consequently the macroscopic properties such as short circuit current density (JSC) and open circuit potential (VOC).

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Literatur
5.
Zurück zum Zitat M. Bourass, A.T. Benjelloun, M. Benzakour, and M. Mcharfi, J. Mater. Environ. Sci. 7, 700–712 (2016). M. Bourass, A.T. Benjelloun, M. Benzakour, and M. Mcharfi, J. Mater. Environ. Sci. 7, 700–712 (2016).
7.
Zurück zum Zitat A. Zarrouk, B. Hammouti, R. Touzani, and S.S. Al-Deyab, Int. J. Electrochem. Sci. 6, 4939–4952 (2011). A. Zarrouk, B. Hammouti, R. Touzani, and S.S. Al-Deyab, Int. J. Electrochem. Sci. 6, 4939–4952 (2011).
Metadaten
Titel
Simulation of the Electrochemical Properties of Dye-Sensitized Solar Cells Based on Quinoxaline Dyes: Effects of Hydroxyl Group Numbers and Positions
verfasst von
Adel Daoud
Ali Cheknane
Rachid Touzani
Hikmat S. Hilal
Aziz Boulouiz
Publikationsdatum
27.07.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 10/2021
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-021-09113-1

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