Projekt

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SNF Korean Swiss project: Molecular and physical aspects of dye sensitization of photoelec-trodes with copper-based sensitizer molecules

Titel Englisch SNF Korean Swiss project: Molecular and physical aspects of dye sensitization of photoelec-trodes with copper-based sensitizer molecules
Gesuchsteller/in Braun Artur
Nummer 162232
Förderungsinstrument Südkorea
Forschungseinrichtung Labor für Hochleistungskeramik EMPA
Hochschule Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt - EMPA
Hauptdisziplin Physikalische Chemie
Beginn/Ende 01.02.2016 - 31.01.2019
Bewilligter Betrag 250'000.00
Alle Daten anzeigen

Alle Disziplinen (3)

Disziplin
Physikalische Chemie
Organische Chemie
Physik der kondensierten Materie

Keywords (18)

DSSC; Surface Science; Molecular Catalysts; Solar Fuels; Catalysts; Electrocatalysis; valence band; Molecular Physics; X-ray spectroscopy; Dye Sensitization; Grätzel; Grätzel Cell; Tributsch; Impedance Spectroscopy; Photoemission Spectroscopy; Copper; Charge Transfer; Covalent Attachment

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Dye sensitization is a method where organic dye molecules are attached to metal oxide semiconductors in order to enhance their potential for photocurrent generation. The search for stable and low-cost dye molecules for photovoltaic and photoelectrochemical applications in solar energy technology is an ongoing quest. In this respect we will explore novel dye chemistry based on copper as central atoms.An aspect of more fundamental nature is the question of dye attachment on electrodes. We will investigate the "wiring" of dye molecules with electrode surfaces with respect to the electrode structure of the interface and with respect for the electronic transport properties of the same. This will be done with electroanalytical methods and x-ray and electron spectroscopy.
Lay summary

Farbstoffmoleküle finden Verwendung in kostengünstigen Solarzellen. Seit 50 Jahren werden solche Moleküle erforscht, entwickelt, verbessert. Ruthenium ist ein wichtiges chemisches Element bei den synthetischen Farbstoffmolekülen. Sein hoher Preis wurde von jeher als Nachteil für seine Verwendung in grossflächigen Solaranlagen empfunden. In diesem Projekt zwischen der Empa, der Universität Basel und dem Gwangju Institute of Science & Technology in Korea sollen Farbstoffmoleküle auf Kupferbasis erforscht werden. Denn Kupfer ist ein viel kostengünstigerer Ausgangsstoff.

Ein vom wissenschaftlichen Standpunkt grundsätzlicherer Aspekt ist die chemische Bindung des Farbstoffmoleküls  an oder dessen Verbindung mit den in Frage kommenden Elektrodenoberflächen. Müssen die Farbstoffmoleküle kovalent an die Elektroden gebunden sein? Dies hätte auch Konsequenzen für die Prozessführung bei grossindustrieller Herstellung und damit für die Kosten des Endprodukts in der Solartechnologie.

Zur Beantwortung dieser Frage ist es erforderlich, dass die Ladungsträgerdynamik und die elektronische Struktur der Grenzfläche zwischen Elektrodenoberflächen und Farbstoffmolekülen experimentell ermittelt wird. Hierzu dienen uns Methoden der Elektroanalytik und der Röntgenspektroskopie. Wir werden die dazu nötigen Experimente unter Betriebsbedingungen der Solarzellen an Grossforschungsanlagen mit den derzeit verfügbar modernsten Instrumenten durchführen.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 11.11.2015

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Projektpartner

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
Laetitia Bernard / Empa Schweiz (Europa)
- Forschungsinfrastrukturen
Constable/Housecroft Group / Uni Basel Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Mmantsae Diale / Univ. of Pretoria Physics Dept. Südafrika (Republik) (Afrika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
Christian Pettenkofer / Helmholtz Zentrum Berlin Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
Rita Toth / Empa Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Christophe Moser / EPFL LAPD Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Zahid Hussain / Advanced Light Source, Berkeley Vereinigte Staaten von Amerika (Nordamerika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Egmont Rohwer / Univ. of Pretoria Chemistry Dept. Südafrika (Republik) (Afrika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
Bongjin S. Mun / GIST, Gwangju Korea, Republik (Südkorea) (Asien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
IMEC belux2 meeting Poster Molecular and physical aspects of dye sensitization of photoelectrodes with copper-based sensitizer molecules 17.11.2016 Leuven, Belgien Stephens Alexander; Mun Bongjin Simon; Braun Artur; Top Jens;
SwissPEC 2016 Symposium Poster Molecular and physical aspects of dye sensitization of photoelectrodes with copper-based sensitizer molecules 11.11.2016 Lausanne, Schweiz Top Jens; Braun Artur; Stephens Alexander;
Swiss PEC Symposium 2016 Vortrag im Rahmen einer Tagung Intermediates in PEC water oxidation - how they come and how they go 11.11.2016 Lausanne, Schweiz Braun Artur;
Swiss PEC Symposium 2016 Poster Electrocatalysts for Hydrogen Generation 11.11.2016 Lausanne, Schweiz Braun Artur; Top Jens; Stephens Alexander;
Empa PhD Students' Symposium 2016 Poster In situ photoelectron spectroscopy on a novel ruthenium complex for electrochemical water oxidation 07.11.2016 Dübendorf, Schweiz Braun Artur; Stephens Alexander; Top Jens;
Biohybrid Solarcells Satellite Meeting of the 17th International Congress on Photosynthesis Research Poster In situ photoelectron spectroscopy on a ruthenium complex for electrochemical water oxidation 04.08.2016 Slenaken, Niederlande Braun Artur; Top Jens;
18th Topical ISE Meeting Poster Self-assembled Ru-Co based molecular POM WOC 18.03.2016 Gwangju, Korea, Republik (Südkorea) Braun Artur;


Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
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137868 Reaction-diffusion processes for the growth of patterned structures and architectures: A bottom-up approach for photoelectrochemical electrodes 01.03.2012 Projektförderung (Abt. I-III)
147413 International Exploratory Workshop on Soft X-rays, Electrochemistry, and Energy Materials 01.05.2013 International Exploratory Workshops

Abstract

This is a joint project between Empa, Uni Basel and GIST Ertl center in Korea. The scope of the project is the covalent attachment of molecular electrocatalysts on electrode supports ad their assessment with electroanalytic and x-ray spectroscopy methods.
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