Vida Útil do Elétron em Células Solares Sensibilizadas por Corante: Teoria e Interpretação de Medidas

A vida útil do elétron τn em células solares sensibilizadas por corante (DSC) é uma quantidade central para determinar a dinâmica de recombinação na célula solar. Pode ser medida por vários métodos: espectroscopia de impedância, IMVS, transientes de tempo em degraus e decaimentos de tensão em circuito aberto. O artigo visa uma melhor compreensão desse parâmetro fundamental. Resumimos os principais modelos que descrevem a dependência da vida útil em relação à tensão de polarização ou densidade de portadores e encontramos que existem duas abordagens complementares para esclarecer a estrutura da vida útil. A primeira é tratar a vida útil como um produto da capacitância química e resistência à recombinação. Essa abordagem é importante porque a resistência determina em grande parte as características de operação em estado estacionário da célula solar próximas à tensão de circuito aberto. A segunda abordagem é baseada em um modelo cinético que descreve em detalhe os diferentes processos que governam o decaimento da população de portadores em uma medição de τn. A vida útil é composta por um fator de captura e uma vida útil do elétron livre. Como o coeficiente de difusão contém o recíproco do fator de captura, foi encontrado que um produto (coeficiente de difusão) × (vida útil) revela a forma da vida útil do elétron livre, que contém a informação essencial sobre a cinética de transferência de elétrons na superfície como uma função da posição do nível de Fermi. Um modelo baseado em uma distribuição exponencial de estados de superfície fornece uma boa descrição da dependência da tensão e temperatura da vida útil do elétron livre e das comprimento de difusão em DSCs de alto desempenho.