巴塞尔大学的科学家们发现了一种改变表面上联吡啶分子空间排列的方法。染料敏化太阳能电池的这些潜在组分与金属形成络合物，从而改变它们的化学构象。来自巴塞尔的化学家和物理学家之间的这种跨学科合作的结果最近发表在科学期刊ACS Omega上。

染料敏化太阳能电池多年来一直被认为是传统太阳能电池的可持续替代品，即使它们的能量产量尚未完全令人满意。使用串联太阳能电池可以提高效率，其中染料敏化太阳能电池堆叠在彼此之上。吸收太阳光的染料固定在半导体上的方式对这些太阳能电池的有效性起着至关重要的作用。然而，染料在氧化镍表面上的锚定 - 特别适用于串联染料敏化细胞 - 尚未充分了解。

绑定在表面上

在跨学科合作的过程中，瑞士纳米科学研究所和巴塞尔大学物理与化学系的科学家研究了单个联吡啶分子如何与氧化镍和金表面结合。

联吡啶晶体用作半导体表面上染料敏化细胞的锚定分子。该锚结合金属络合物，然后可以用于结合各种染料。在扫描探针显微镜的帮助下，研究确定最初联吡啶分子以其反式构型平坦地结合到表面。铁原子的添加和温度的升高导致在联吡啶分子中的碳原子周围旋转，从而导致顺式构型的形成。“顺式和反式配置的化学成分是相同的，但它们的空间排列非常不同。”在扫描探针显微镜测量的基础上，可以清楚地区分配置的变化，“实验物理学家Ernst Meyer教授证实。

金属配合物处于改性配置

空间排列的这种变化是金属络合物形成的结果，正如科学家通过检查金表面上的联吡啶所证实的那样。在染料敏化太阳能电池的制备过程中，这些反应在溶液中进行。然而，只有在真空中使用扫描探针显微镜才能检查单个分子及其行为。“这项研究使我们第一次观察到与表面牢固结合的分子如何改变其构型，”Meyer总结道。“这使我们能够更好地了解锚分子在氧化镍表面上的表现。”