Exciton diffusion and interfacial charge separation in photovoltaic materials studied by microwave conductivity

We present here an overview of the application of the flash-photolysis time-resolved microwave conductivity technique (FP-TRMC), a powerful method for the study of photo-induced charge separation in thin films of photovoltaic materials. The method is illustrated by results obtained on dye-coated smooth and mesoporous layers of TiO2. In addition to a brief description of the technique and the types of photoconductivity transients obtained, characteristic results are presented on the transient behavior and intensity dependence of direct and sensitized charge separation. Furthermore, photoconductivity action spectra, the dye layer thickness dependence, and the derivation of exciton diffusion lengths and interfacial charge injection efficiencies for sensitization by both singlet and triplet photoexcitations will be discussed. To cite this article: J.E. Kroeze et al., C. R. Chimie 9 (2006).

RésuméNous présentons ici une revue des applications potentielles d'une méthode efficace permettant l'étude des matériaux photovoltaïques et plus spécifiquement la séparation de charges photo-induite dans les films minces : Flash-Photolysis Time-Resolved Microwave Conductivity Technique (FP-TRMC). L'utilisation de cette technique est illustrée par des résultats obtenus sur deux types d'échantillons : des couches de TiO2 recouvertes de colorant, mésoporeuses ou lisses. Après une introduction portant sur le dispositif expérimental et les différents profils de photoconductivité obtenus en régimes transitoires, nous présenterons les résultats caractéristiques obtenus sur les phénomènes transitoires et l'influence de l'intensité sur les séparations des charges directes et sensibilisées. L'analyse des résultats portera d'abord sur les spectres d'action de la photoconductivité et l'influence de l'épaisseur de la couche de colorant. Enfin, nous en déduirons des expressions de la longueur de diffusion des excitons et de l'efficacité d'injection interfaciale des charges consécutive à la photoexcitation des singlets et triplets. Pour citer cet article : J.E. Kroeze et al., C. R. Chimie 9 (2006).