Enhanced photocurrent production by bio-dyes of photosynthetic macromolecules on designed TiO2 film.
Enhanced photocurrent production by bio-dyes of photosynthetic macromolecules on designed TiO2 film.
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设计的 TiO2 薄膜上光合大分子的生物染料增强光电流产生
DOI：
10.1038/srep09375
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发表时间：
2015-03-20
影响因子：
4.6
通讯作者：
Huang F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu D;Wang M;Zhu G;Ge B;Liu S;Huang F
这种大分子色素蛋白复合物经过长期的光合作用进化，具有光能捕获和传递效率高的优点。本文将钝顶螺旋藻光系统I（PSI）和菠菜捕光复合物II（LHCII）的生物染料自发敏化在三种类型的TiO 2薄膜上，以评估色素-蛋白质复合物对生物染料敏化太阳能电池（SSC）性能的影响。基于PSI和LHCII的三维结构以及TiO 2膜中颗粒和内孔的尺寸，提出了生物染料的吸附模型。PSI具有高效的能量转移、电子转移链（ETC）中的电荷分离和转移以及从FB到TiO 2导带的电子注入等优点。优化后PSI-SSC和LHCII-SSC的最佳短路电流（JSC）和光电转换效率（η）分别为1.31 mA cm-2和0.47%和1.51 mA cm-2和0.52%。进一步改进这种基于PSI的SSC的潜力是显著的，并且可以导致更好地利用太阳能。
The macromolecular pigment-protein complex has the merit of high efficiency for light-energy capture and transfer after long-term photosynthetic evolution. Here bio-dyes of A.platensis photosystem I (PSI) and spinach light-harvesting complex II (LHCII) are spontaneously sensitized on three types of designed TiO2 films, to assess the effects of pigment-protein complex on the performance of bio-dye sensitized solar cells (SSC). Adsorption models of bio-dyes are proposed based on the 3D structures of PSI and LHCII and the size of particles and inner pores in the TiO2 film. PSI shows its merit of high efficiency for captured energy transfer, charge separation and transfer in the electron transfer chain (ETC) and electron injection from FB to the TiO2 conducting band. After optimization, the best short current (JSC) and photoelectric conversion efficiency (η) of PSI-SSC and LHCII-SSC are 1.31 mA cm-2 and 0.47% and 1.51 mA cm-2 and 0.52%, respectively. The potential for further improvement of this PSI based SSC is significant and could lead to better utilization of solar energy.
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