مروری بر حساس‌کننده‌های باکتریایی قابل استفاده در ابزارهای فوتوولتائیک

بیش از 3.5 بیلیون سال است که پروتئین‌‌ها و مواد طبیعی، در اثر دریافت نور، انرژی تولید می‌‌کنند. استفاده از مهندسی ژنتیک و تهیه مواد رنگزای زیستی، مجموعه‌‌ای از ترکیبات جدید دارای ویژگی‌‌های منحصربه‌‌فرد را ارائه کرده است. سلول‌‌های خورشیدی حساس‌شده به مواد رنگزای زیستی، نویدبخش تولید افزاره‌‌های کاملا زیستی برای تولید انرژی الکتریکی هستند. در این مقاله یک مطالعه جامع بر روی سازوکار استفاده از مواد رنگزای زیستی در سلول‌‌های خورشیدی بهبود یافته ارائه شده است. پروتئین‌‌ها، کلروفیل‌‌ها و کاروتنوئیدها در میان انواع حساس‌کننده‌‌های زیستی، بالاترین بازده تبدیل را در سلول خورشیدی نشان می‌‌دهند. مانند سایر حساس‌کننده‌‌ها، شکاف باند از ویژگی‌‌های مهم در عملکرد نهایی ترکیب نوری است. میانگین تئوری شکاف باند homo تا lomo برای آنتوسیانین، کاروتنوئید، کلروفیل، سیانین، زانتین و کومارین به ترتیب 2.46، 5.22، 4.13، 1.13، 3.15 و 2.22 الکترون ولت است. هرچه شکاف باند حساس‌کننده، پایین‌‌تر باشد، تهییج الکترون لایه ظرفیت و تشکیل جفت الکترون حفره تسهیل می‌‌گردد. بالاترین بازده تبدیل برای سلول خورشیدی حساس‌شده به ماده رنگزای زیستی ppb+spx بوده و در حدود 4% می‌‌باشد.

A Review of Bacterial-sensitizers for Photovoltaic Devices

Evolution has been optimizing proteins for light reception and energy conversion for more than 3.5 billion years. The use of genetic engineering and biodyes has provided an array of new materials that have enhanced properties. Dyesensitized solar cells based on biophotosensitizers (biosensitized DSSCs) are promising biophotoelectronic devices for electrical energy preparation. In this paper, a comprehensive study was presented on the mechanisms involved in the utilization of biodyes for an improved biosensitized DSSCs performance. Protein complexes, and chlorophyll a and carotenoids are among many biophotosensitizers demonstrating high incident photontocurrent efficiency (IPCE). Like other sensitizers, the band gap is an important factor in final performance of the optical component. Theoreticalaverage HOMOtoLUMO bandgaps of 2.46, 5.22, 4.13, 1.13, 3.15, and 2.22 eV were calculated for anthocyanin, carotenoid, chlorophyll, cyanine, xanthene, and coumarin, respectively. It is more probable that low dye bandgaps result in enhanced HOMOelectron excitation and eh pair generation. The highest conversion efficiency for bioDSSCs based on PPB+Spx is about 4%.