Kể từ khi ra ñời năm 1991 bởi sự phát triển của nhóm nghiên cứu của GS. M. Grätzel, pin mặt trời – chất nhạy quang (Dye – sensitized solar cell, DSC) nhanh chóng nhận ñược nhiều sự quan tâm của giới khoa họccông nghệ do hiệu suất chuyển ñổi quang năng có thể ñạt ñến trên 11% và giá thành chế tạo thấp. Khác với các loại pin mặt trời truyền thống, hoạt ñộng của DSC dựa trên cơ chế của quá trình quang ñiện hóa học tái sinh nhanh. ðể ñược thương mại hoá, ứng dụng rộng rãi vào thực tế ñời sống – sản xuất, loại pin này cần ñượcnghiên cứu hoàn thiện nhằm hiểu rõ hơn về các quá trình quang ñiện hoá học xảy ra trong pin. Trên cơ sở ñó, tìm kiếm các giải pháp hiệu quả nâng cao tính năng hoạtñộng, tăng ñộ bền và giảm giá thành của pin,. Hiện nay, phương pháp phổ biến và hiệu quả ñể nâng cao tính năng hoạt ñộng của DSC là thêm phụ gia 4-tert-butylpyridine (TBP) vào hệ ñiện ly. TBP làm tăng giá trị hiệu thế mạch hở (V OC ), thừa số lấp ñầy (ff), và hiệu suất chuyển ñổi quang năng của pin (η). Trong luận văn này, chúng tôi nghiên cứu tác ñộng của một phụ gia dẫn xuất pyridine khác là axit nicotinic (ANT) ñến tính năng hoạt ñộng của DSC. Phụ gia này ñược thử nghiệm trên các DSC do tác giả tự chế tạo tại Phòng thí nghiệm Hoá lý Ứng dụng, có hiệu suất chuyển ñổi quang năng ban ñầu trung bình là 6,2%. Việc xử lý DSC với dung dịch ANT 0,01 M trong 3-methoxypropionitrile (MPN) bằng một kỹ thuật mới, kỹ thuật “tiêm – rút”,làm tăng cả giá trị V OC và mật ñộ dòng ngắn mạch (J SC). Giá trị V OC tăng khoảng 45 mV; J SC tăng khoảng 1,2 mA/cm 2 ; và ηtăng trung bình từ 6,1% lên 6,7%. Trong khi ñó, tính năng hoạt ñộng của DSC dường như không thay ñổi khi sử dụng ANT như là một chất phụ gia có nồng ñộ thấp (0,01 M) trong hệ ñiện ly. Những phụ gia dẫn xuất pyridine bên cạnh việc nâng cao tính năng của pin còn có tác ñộng không mong muốn là gây phản ứng giảm cấp chất nhạy quang [16], [27],[28]. ðể ñánh giá ñộ bền của chất nhạy quang N719 (cis- TÓM TẮT LUẬN VĂN Trần Minh Hải iii bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato)-ruthenium(II)bis-tetrabutylammonium) trong tương tác với phụ gia ANTvà phụ gia TBP, chúng tôi khảo sát ñộng học sự giảm cấp của N719 do ligand thiocyanate (SCN -) trên phân tử N719 bị thế bởi ANT và dung môi MPN ở 100 o C. Các nghiên cứu ñược tiến hành trong cả dung dịch ñồng thể và dung dịch keo (hệ dung dịch bao gồm các hạt nano TiO 2 ñã hấp phụ chất nhạy quang N719 phân tán trong dung dịch ANT). Sự giảm cấp của N719 tuân theo ñộng học phản ứng giả bậc một. Thời gian bán hủy (τ 1/2 ) của N719 trong dung dịch ñồng thể và dung dịch keo ở 100 o C lần lượt bằng 386 giờ và 86 giờ, chậm hơn khoảng 3 lần so với các kết quảnghiên cứu ñã công bố cho trường hợp giảm cấp của N719 trong dung dịch chứa phụ gia TBP [16]. Nhiều công trình nghiên cứu công bố việc giảm dòng tối hay tăng V OC là do tương tác tạo phức giữa TBP với các tiểu phân oxi hoá trong hệ ñiện ly [3],[19],[20]. Tuy nhiên, các thông số tương tác cũng như ảnh hưởng của các tương tác này ñến sự giảm cấp chất nhạy quang hầu như chưa ñược ñề cập. Bằng các thí nghiệm nghiên cứu ñộng học, chúng tôi kết luận sự giảm cấp của N719 trên TiO 2 trong dung dịch keo có chứa TBP (0,5 M) ở 100 o C giảm ñáng kể khi tăng nồng ñộ ion I 3 -. ðiều này cho thấy khả năng ion I 3 -hiện diện trong dung dịch ñã tương tác với TBP, làm giảm nồng ñộ TBP tự do, góp phần làm tăng ñộ bền nhiệt của chất nhạy quang N719. Bằng phương pháp chuẩn ñộ nhiệt lượng ñẳng nhiệt (ITC, Isothermal titration calorimetry), chúng tôi ñã xác ñịnh ñược các thông số phản ứngvà nhiệt ñộng học của tương tác giữa phụ gia TBP với các tiểu phân oxi hoá I 3 -, I 2 trong dung dịch ñiện ly. Các thông số này là cơ sở cho kết luận tương tác chủ yếu trong hệ ñiện ly xảy ra theo cách TBP tương tác trực tiếp với ion I 3 -. Như vậy, phụ gia TBP ngoài việc ñóng vai trò là chất ñồng hấp phụ với chất nhạy quang che chắn bề mặt TiO 2 còn có tác dụng tương tác tạo phức chất, làm giảm nồng ñộ ion I 3 -tự do và vì thế hạn chế phản ứng tạo dòng tối xảy ra trên ñiện cực anod của DSC.