Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Elektrospinning van fotokatalytische elektroden voor kleurstofgevoeligte zonnecellen

Published: June 28, 2017 doi: 10.3791/55309

Summary

Het algemene doel van dit project was om elektrospinning te gebruiken om een ​​fotoanode te vervaardigen met verbeterde prestaties voor kleurstofgevoeligte zonnecellen.

Abstract

Dit werk demonstreert een protocol voor het vervaardigen van een vezelgebaseerde fotoanode voor kleurstofgevoeligte zonnecellen, bestaande uit een lichtverstrooiende laag gemaakt van elektrospun titaandioxide nanofibers (TiO 2 -NFs) bovenop een blokkerende laag gemaakt uit commercieel verkrijgbaar titaandioxide Nanodeeltjes (TiO2 -NPs). Dit wordt bereikt door eerst een oplossing van titanium (IV) butoxide, polyvinylpyrrolidon (PVP) en ijsazijn in ethanol te spinnen om samengestelde PVP / TiO 2 nanofibers te verkrijgen. Deze worden vervolgens bij 500 ° C gecalcineerd om de PVP te verwijderen en zuivere anatasefase titanium nanofibers te verkrijgen. Dit materiaal wordt gekenmerkt door gebruik van scan-elektronenmicroscopie (SEM) en poederröntgendiffractie (XRD). De fotoanode wordt bereid door eerst een blokkerende laag te creëren door de afzetting van een TiO 2 -NPs / terpineol-slurry op een fluordoophoudende tinoxide (FTO) glijschuif met behulp van arts blaadtechnieken. Een volgende thermische behandelingWordt uitgevoerd bij 500 ° C. Vervolgens wordt de lichtverstrooiingslaag gevormd door een TiO2 -NFs / terpineol-suspensie op dezelfde dia op te zetten, volgens dezelfde techniek, en opnieuw te calcineren bij 500 ° C. De prestatie van het fotoanode wordt getest door een kleurstofgevoelig zonnecel te fabriceren en de efficiëntie ervan te meten door middel van JV-curven onder een bereik van invallende lichtdichtheden, van 0,25-1 Zon.

Introduction

Kleurstofgevoelige zonnecellen (DSSC's) zijn een interessant alternatief voor silicium-gebaseerde zonnecellen 1 dankzij hun lage kosten, relatief eenvoudig productieproces en het gemak van grootschalige productie. Een ander voordeel is hun potentie om in flexibele ondergronden te worden opgenomen, een duidelijk voordeel ten opzichte van silicium gebaseerde zonnecellen 2 . Een typisch DSSC maakt gebruik van: (1) een nanoparticulaire TiO 2 fotoanode, gevoelig met een kleurstof, als een lichtopnamende laag; (2) een Pt-gecoate FTO, gebruikt als een tellerelektrode; En (3) een elektrolyt die een redoxpaar, zoals I - / I 3 - , tussen de twee elektroden bevindt, werkt als een "gatgeleidend medium".

Hoewel DSSC's de efficiëntie van 15% 3 hebben overschreden, wordt de prestatie van fotoanodes op nanodeeltjesbasis nog steeds belemmerd door een aantal beperkingen, waaronder langzame elektronen mobiliteitY 4 , slechte absorptie van low-energy fotonen 5 , en recombinatie laden 6 . De efficiëntie van de elektronenverzameling hangt sterk af van de snelheid van elektronenvervoer door de TiO 2 nanodeeltjeslaag. Als de ladingdiffusie langzaam is, neemt de kans op recombinatie met I 3 - in de elektrolytoplossing toe, wat resulteert in een efficiëntieverlies.

Er is aangetoond dat het vervangen van nanoparticulaire TiO 2 met een-dimensionale (1D) TiO 2 nanoarchitecturen het ladingsvervoer kan verbeteren door de verspreiding van vrije elektronen uit de graangrenzen van de onderling verbonden TiO 2 nanodeeltjes 7 te verminderen . Aangezien 1D-nanostructuren een meer directe weg bieden voor ladingverzameling, kunnen we verwachten dat electronransport in nanofibers (NF's) aanzienlijk sneller zou zijn dan in nanodeeltjes 8 , 9 .

Electrospinning is een van de meest gebruikte methoden voor de fabricage van vezelige materialen met sub-micron diameters 10 . Deze techniek houdt in dat het gebruik van hoogspanning de uitstraling van een polymeeroplossingsstraal door een spinnetje veroorzaakt. Vanwege de buiginstabiliteit wordt deze straal vele malen uitgerekt om continue nanofibers te vormen. In de afgelopen jaren is deze techniek extensief gebruikt voor het vervaardigen van polymere en anorganische materialen die zijn gebruikt voor talrijke en diverse toepassingen, zoals weefseltechniek 11 , katalyse 12 en als elektrode materialen voor lithium-ion batterijen 13 en supercapacitors 14 .

Het gebruik van elektrospun TiO 2 -NFs als de verstrooiingslaag in de fotoanode kan de prestaties van DSSC's verhogen. Echter, fotoanodes met nanofibroOnze architecturen hebben vaak een slechte kleurstofabsorptie door de beperking van het oppervlak. Een van de mogelijke oplossingen om dit te overwinnen is het mengen van NF's en nanodeeltjes. Dit blijkt te resulteren in extra verstrooiingslagen, waardoor lichtabsorptie en algemene efficiëntie 15 worden verbeterd .

Het protocol dat in deze video wordt gepresenteerd, biedt een eenvoudige methode om ultralong TiO 2 nanofibers te synthetiseren door middel van een combinatie van elektrospinning en sol-gel technieken, gevolgd door een calcineringsproces. Het protocol illustreert dan het gebruik van de Ti02 -NF's in combinatie met nanoparticulaire TiO2 voor de fabricage van een dubbele laagfotoanode met verbeterde lichtverstrooiingsvermogen met behulp van technieken voor het blazen van een arts, alsmede de daaropvolgende montage van een DSSC met behulp van een dergelijke fotoanode.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Voorbereiding van de precursoroplossing

OPMERKING: Raadpleeg al de relevante veiligheidsinformatiebladen (MSDS) voor gebruik. Verscheidene van de in deze procedure gebruikte chemicaliën zijn schadelijk en / of giftig voor de mens. Nanomaterialen kunnen extra gevaren hebben in vergelijking met hun bulk tegenhangers. Gebruik de passende veiligheidsmaatregelen en persoonlijke beschermingsmiddelen.

  1. Plaats 5 g titanium (IV) n-butoxide, 1 g polyvinylpyrrolidon (PVP), 1 ml ijsazijn en 10 ml absolute ethanol in een monsterflesje.
  2. Gebruik een magnetische roerplaat om de oplossing te mengen tot het homogeen is geworden en geen bellen kunnen waargenomen worden.

2. Elektrospinning en calcinatie van de nanovezels

  1. Bereid de naald die gebruikt wordt voor het elektrospinningsproces door de punt van een 21 G-naald af te snijden en schuur het af met behulp van matig schuurpapier tot de punt helemaal plat is.
  2. Bevestig de behoefteLe op een weggooibare 10 ml spuit.
  3. Plaats een aantal van de voorloperoplossing in de spuit en plaats deze op de spuitpomp.
  4. Pak de verzamelplaat in aluminiumfolie en plaats het direct voor de naaldpunt.
    OPMERKING: De afstand van de naald naar de plaat moet 20 cm zijn.
  5. Sluit de collectorplaat op de grond en de naald aan op de hoogspanningsvoeding.
  6. Plaats het beschermende schild rondom de installatie.
  7. Stel de stromingssnelheid op de spuitpomp op tot 1 ml / u en begin met pompen.
  8. Zodra er een oplossing op de punt van de naald voorkomt, zet u de hoogspanningsbron aan en zet deze op 15 kV.
    OPMERKING: op dit punt zullen vezels op de plaat verzamelen. De installatie wordt zo lang mogelijk gehouden om de gewenste dikte van de vezelmat te bereiken.
  9. Nadat de draai is voltooid, zet u de hoogspanningsbron en de spuitpomp uit. Verwijder de folie uit de collectorplaat.
  10. Laat de vezels rustenVernieuwen en ze vervolgens van de aluminiumfolie afschillen.
  11. Plaats de afgeschroefde vezels in een smeltkroes en plaats deze in een muffeoven.
  12. Bereken de vezels door een temperatuuropslag van 5 ° / min tot 500 ° C in te stellen en 2 uur vast te houden om de PVP te verwijderen en zuivere Ti02-nanofibers te produceren.
  13. Zodra het calcinatieproces is voltooid, laat de oven gesloten totdat de temperatuur beneden 80 ° C komt om elke thermische schok te voorkomen die de vezels kan beschadigen.

3. Elektrode Fabricage

  1. Bereiding van de slurries
    1. Voeg 500 mg titaandioxidepasta toe aan 20 ml ethanol in een rondbodemkolf.
    2. In een aparte fles meng 500 mg van de elektrospun TiO 2 -NFs met nog eens 20 ml ethanol.
    3. Soniceer de oplossingen gedurende 2 uur met behulp van een bad sonicator.
    4. Zodra uniforme mengsels zijn verkregen, voeg 2 ml terpineol toe aan elke fles en sonicaat voor eenAndere 15 min.
    5. Verdamp het oplosmiddel uit beide flessen met behulp van een roterende verdamper om de slurries te verkrijgen.
  2. Arts blazen en sinteren
    1. Met een diamantglazer snijdt u een FTO-geleidende glazen glijbaan in een 2 cm x 2 cm vierkant.
    2. Bevestig de FTO-glijbaan op het werkgebied door kleefband op de glazen glijbaan te plaatsen, waarbij een 0,4 cm 2 gebied in het midden wordt blootgesteld. Om een ​​onregelmatige bekleding te voorkomen, plaats de band eerst op twee parallelle zijden en dan op de andere twee.
    3. Plaats een paar druppels TiO 2 -NP-slurry op het zichtbare middelpunt van de glijbaan.
    4. Gebruik een scheermesje om de slurrie gelijkmatig over het blootgestelde gebied te verspreiden.
    5. Zodra een uniform coating is bereikt, verwijder de kleefband voorzichtig.
    6. Plaats de gecoate dia in een oven en sint bij 500 ° C gedurende 2 uur.
    7. Herhaal stappen 3.2.2-3.2.6 op dezelfde FTO slide, deze keer met behulp van de TiO 2 -NF slurry in plaats vanDe nanodeeltjes, om de fotoanode te verkrijgen.

4. NF Karakterisering

  1. SEM karakterisatie
    1. Bereid het monster voor SEM door een strook lijm koolstofband vast te leggen aan een microscoopstomp. Plaats een kleine hoeveelheid nanofibers op de band voorzichtig.
    2. Monteer de stomp op een monsterhouder en laad het in de uitwisselkamer van het instrument.
    3. Stel de instrumentomstandigheden en parameters op: stel de versnellingspanning op 20 kV en de werkafstand tot 10 mm.
    4. Verzamel afbeeldingen van het monster, zorg ervoor dat ze de algemene morfologie van het materiaal tonen.
  2. XRD karakterisering
    1. Grijp wat nanofibers voorzichtig in een fijn poeder en verspreid ze gelijkmatig op een XRD-stadium.
    2. Laad het monster in de diffractometer.
    3. Stel de acquisitieparameters in: gebruik een starthoek van 10 °, een eindhoek van 80 °, eenDa stapgrootte van 0,015 °.
    4. Begin de overname van de XRD-gegevens.

5. Zonnecel Fabrication

  1. Behandel het fotoanode met een waterige oplossing van TiCl4 bij 75 ° C gedurende 45 minuten. Na de behandeling, was het met gedeïoniseerd water en droog het.
  2. Sensibiliseer het fotoanode door het in een druppel van 0,5 uur op een 0,5 mM oplossing van ruthenium kleurstof N719 in absolute ethanol gedurende donkere omstandigheden te onderdompelen.
  3. Plaats een vel afdichtingsfilm bovenop het gevoelige fotanode om te dienen als thermoplastische pakking tussen de fotoanode en de tegenelektrode.
  4. Plaats een Pt-beklede FTO-tegenelektrode met een voorgeboord gat in het midden, bovenop de afdichtingsfilm, zodat beide zijden elkaar tegenkomen.
  5. Verhit de gemonteerde cel gedurende 15 minuten tot 100 ° C om de afdichting te verzegelen.
  6. Deponeer enkele druppels van een redoxmediator, bestaande uit een oplossing van 1-propyl-3-methylimidazoliumjodide (0,8 M), jodium (0,1 M),En benzimidazool (0,3 M) in 3-methoxypropionitril bovenop het voorgeboorde gat van de tegenelektrode.
  7. Plaats de cel in een vacuumdroogmiddel om de redoxmediator de interne ruimte van de samengestelde cel te laten vullen.

6. JV-curve karakterisering

  1. Verkrijg de JV-curven met behulp van een digitale bronmeter onder 100 mW / cm 2 verlichting van een xenon-boogbron die door een AM1.5G-filter wordt geleid.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De Ti02-nanofibers werden gekenmerkt door gebruik te maken van SEM, röntgenfoto-elektronen spectroscopie (XPS) en XRD. De nano-structuur van het fotoanode werd gekenmerkt door gebruik te maken van SEM. De uitvoering van de gemonteerde DSSC werd getest met behulp van een zonne-simulator en een bron meeteenheid.

Het SEM-beeld in Figuur 1A laat zien dat de nanofibers die met dit protocol zijn gesynthetiseerd, een poreuze structuur en een hoge aspect ratio hebben. Ze zijn tot een aantal micrometers in lengte en slechts een paar honderd nanometers in diameter. De dwarsdoorsnede in figuur 1B toont drie lagen: de bovenlaag is de vezelachtige verstrooiingslaag van de Ti02 -NF, de tweede laag is de blokkerende laag Ti02NP-pasta en de onderste laag is het FTO-substraat. Beide lagen zijn ongeveer 7 μm, wat resulteert in een totale filmdikte van ca.Ongeveer 14 μm.

Het diffractogram in figuur 2 toont een reeks pieken die overeenkomen met de anatase fase van titaandioxide. De scherpe pieken in de spectra geven aan dat de nanofibers zeer kristallijn zijn, wat een gunstig kenmerk is voor dit soort toepassingen. Figuur 3 toont het Ti 2p XPS spectrum voor Ti02 NF en NP foto-elektroden. Ti02 werd geverifieerd door de Ti 2p pieken aanwezig bij bindende energieën van 465 eV (Ti2p (1/2)) en 459 eV (Ti2p (3/2)).

De JV-curve in figuur 4 toont aan dat de TiO 2 -NF DSSC bij 1-zonverlichting (vaste lijn) een kortsluitstroomdichtheid (J SC ) van 8,30 mA / cm 2 heeft bereikt , een open circuitspanning (V OC ) Van 0,63 V, een vulfactor (FF) van 56% en een vermogen omzettingsefficiëntie (PCE)Van 2,90%. Om verder te onderzoeken werd de afhankelijkheid van de celprestaties op verlichtingsintensiteit (van 0,25-1 zon) gemeten. De karakteristieke waarden zijn in figuur 5 getekend. De J SC stijgt lineair tot 0,75 Sun ( Figuur 5A ); De helling stijgt dan aanzienlijk tussen 0,75 en 1 zon. De V OC vertoont een lineaire toename over het gemeten bereik ( Figuur 5B ). In figuur 5C is de FF stabiel tussen 0,25 en 0,75 Sun, maar het vermindert snel tot 1 Sun; Dit kan het gevolg zijn van een toename in ladingrekombinatie. Figuur 5D toont aan dat de DSSC bij een lichtintensiteit van 25 mW / cm 2 een PCE van 3,7% geeft, wat hogere prestaties onder lagere verlichtingsintensiteiten aangeeft. Als vergelijking toont Figuur 6 Ti02 NP DSSCs, die een J SC van 6 behaalde0,53 mA / cm2, een VOC van 0,63 V, een FF van 57% en een PCE van 2,35%.

Figuur 1
Figuur 1 : Beelden van de elektrospun TiO2 -NFs. ( A ) Afbeelding met hoge resolutie van de elektrospun TiO 2 -NFs. ( B ) Dwarsdoorsnede SEM; De bovenste laag is de lichtverstrooiende nanofiberlaag, en de onderste laag is de blokkerende TiO 2 -NP-laag. Cijfers aangepast en herdrukt met toestemming van Macdonald et al. 16 . Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2
Figuur 2 : XRD spectrum van de elektrospun TiO2 -NFs. De inzet toont het selectieve-gebied elektronen diffractie (SAED) patroon indicatief voor Ti02 in de anatase fase; Herdrukt met toestemming van Macdonald et al. 16 . Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3
Figuur 3 : Ti 2p XPS spectrum voor TiO2 NF en NP foto-elektroden. De solide rode kromme toont het spectrum voor nanofibers, en de vaste zwarte curve laat het spectrum zien voor nanodeeltjes. PHuurovereenkomst klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te zien.

Figuur 4
Figuur 4 : JV-curve onder 1-Zon verlichting van de DSSC gemaakt met TiO2 NFs . ( A ) De donkere stroom wordt weergegeven door de stippellijn. Reprinted met toestemming van Macdonald et al. 16 . Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5
Figuur 5 : Device karakterisatie parameters. ( A ) J SC , ( B ) V OC , ( D ) PCE als functie van lichtintensiteit, van 25 mW / cm2 (0,25 Sun) tot 100 mW / cm 2 (1 Zon). Reprinted met toestemming van Macdonald et al. 16 . Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6
Figuur 6 : JV-curve onder 1-Zon verlichting van de DSSC gemaakt met TiO2 -NPs. De curve toont TiO 2 NP DSSC's, die een J SC van 6,53 mA / cm2, een V OC van 0,63 V, een FF van 57% en een PCE van 2,35% behaalde. Klik hier om een ​​grotere versie van thi te bekijkenS figuur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De methoden die in dit werk worden gepresenteerd beschrijven de fabricage van efficiënte nanofibiele fotoanoden voor fotokatalytische apparaten zoals DSSC's. Electrospinning is een zeer veelzijdige techniek voor het vervaardigen van nanofibers, maar een bepaald niveau van bekwaamheid en kennis is nodig om materialen met optimale morfologieën te verkrijgen. Een van de meest kritische aspecten om goede nanofibers te verkrijgen is de voorbereiding van de voorloperoplossing. Er zijn enkele belangrijke factoren, zoals de concentratie van het dragerpolymeer en de keuze van titaniumvoorloper, die een kritieke invloed kan hebben op de uiteindelijke structuur van het materiaal. Een lage concentratie dragerpolymeer zal leiden tot de vorming van kralen of de totale afwezigheid van een nanofibro structuur. Anderzijds zal een te hoge concentratie de viscositeit van de oplossing aanzienlijk verhogen en leiden tot een toename van de diameter van het nanofiber, met als gevolg een verlies aan oppervlakte en ladingmobiliteit. De anorganische preCursor moet zeer oplosbaar zijn en mag niet reageren of ontleden in aanwezigheid van de andere componenten van de oplossing. Het zou ook gemakkelijk in het uiteindelijke materiaal moeten calcineren, zonder dat u ongewenste subproducten zou verlaten.

De instrumentele parameters ( dwz spanning, tip-to-collector-afstand en naalddiameter) hebben ook een belangrijk effect op de nanofibermorfologie. Hoewel een algemene trend kan worden waargenomen bij het veranderen van deze omstandigheden met een specifieke voorloperoplossing, is dit niet noodzakelijkerwijs van toepassing op andere oplossingen, aangezien deze anders kunnen beïnvloed worden door wijzigingen van het elektrische veld en andere instrumentale omstandigheden 17 .

Dankzij de veelzijdigheid van deze techniek kan een breed scala aan nanomaterialen worden vervaardigd en gebruikt in verschillende toepassingen, zoals energieomzetting en opslag, katalyse, filtratie, composietmaterialen en superhydrofobe oppervlakken. VOORTSE, deze methode toont een aanzienlijk potentieel voor upscaling, wat een belangrijke factor is voor het gebruik ervan in commerciële toepassingen.

Het calcineringsproces moet uitgevoerd worden met een voldoende temperatuur om het dragerpolymeer volledig te verwijderen en de kristallisatie van Ti02 te bevorderen, maar zonder de nanostructuur van het materiaal te verstoren. De calcinatietemperatuur moet ook bereikt worden met een relatief langzame verwarmingssnelheid om elke thermische schok te vermijden, die de vezels kan beschadigen. Dit geldt ook voor het koelproces: nadat de warmtebehandeling is voltooid, moet de oven gesloten blijven tot de temperatuur een veilige temperatuur heeft bereikt (<80 ° C).

Doctor blading is een eenvoudige en snelle methode waarmee men gemakkelijk dunne-substraten op platte oppervlakken kan verkrijgen. De belangrijkste factor voor het verkrijgen van een glad en gelijkmatig gecoat oppervlak is de slurryviscositeit: als teveel dispersiemiddel aan het mengsel wordt toegevoegd, wordt de coatingZal poriën presenteren en een ongelijke dikte hebben; Als er te weinig dispersiemiddel wordt toegevoegd, zal de resulterende film waarschijnlijk scheuren op zijn oppervlak hebben.

Eenmaal beheerd, kan deze techniek gemakkelijk worden gebruikt voor elke applicatie die dunne filmafzetting vereist voor de fabricage van apparaten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

De auteurs hebben geen erkenningen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
titanium(IV) n-butoxide Sigma-Aldrich 244112
Polyvinylpyrrolidone Sigma-Aldrich 437190
glacial acetic acid Sigma-Aldrich A6283
Ethanol, absolute Fisher Scientific E/0650DF/17
20 mL Sample vials (any) (or larger volume)
disposable 21G needle (any)
P150 grit sandpaper (any)
disposable 10mL syringe (any) (or larger volume)
magnetic stirrer + stirring bar (any)
PHD 2000 syringe pump Harvard Apparatus 71-2002 (or any other syringe pump capable of outputting a 1mL/hr flow
Aluminium foil (any)
Stainless steel collector plate (custom built)
High Voltage Power Source Gamma High Voltage Research, Inc ES30P-10W (or any other power supply capable of outputting +15 kV
Polycarbonate protective shield (custom built)
Ceramic crucible (any)
Muffle furnace (any)
Titanium dioxide, nanopowder Sigma-Aldrich 718467
50 mL 1-neck round bottom flasks (any)
bath sonicator (any)
Terpineol Sigma-Aldrich
Rotary evaporator (any)
FTO glass Solaronix TCO30-10/LI
Adhesive tape (any)
razor blade (any)
SEM JEOL 6500F
XRD PANalytical  X'pert Pro
Titanium Tetrachloride Sigma-Aldrich 89545
Ruthenizer  535-bisTBA Solaronix N719
sealing film Dyesol Meltonix 1170-25
Pt-coated FTO Solaronix TCO30-10/LI
1-propyl-3-methylimidazolium iodide Sigma-Aldrich 49637
Iodine Sigma-Aldrich 207772
benzimidazole Sigma-Aldrich 194123
3-Methoxypropionitrile Sigma-Aldrich 65290
Digital source meter Keithley 2400
Solar Simulator Abet technologies 10500

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. O'Regan, B., Grätzel, M. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. Nature. 353 (6346), 737-740 (1991).
  2. Lee, C. H., Chiu, W. H., Lee, K. M., Hsieh, W. F., Wu, J. M. Improved performance of flexible dye-sensitized solar cells by introducing an interfacial layer on Ti substrates. J Mat Chem. 21 (13), 5114-5119 (2011).
  3. Burschka, J., Pellet, N., et al. Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells. Nature. 499 (7458), 316-319 (2013).
  4. Ohsaki, Y., Masaki, N., et al. Dye-sensitized TiO2 nanotube solar cells: fabrication and electronic characterization. Phys Chem Chem Phys. 7 (24), 4157-4163 (2005).
  5. Mor, G. K., Shankar, K., Paulose, M., Varghese, O. K., Grimes, C. A. Enhanced Photocleavage of Water Using Titania Nanotube Arrays. Nano Letters. 5 (1), 191-195 (2005).
  6. Feng, X., Shankar, K., Varghese, O. K., Paulose, M., Latempa, T. J., Grimes, C. A. Vertically Aligned Single Crystal TiO2 Nanowire Arrays Grown Directly on Transparent Conducting Oxide Coated Glass: Synthesis Details and Applications. Nano Letters. 8 (11), 3781-3786 (2008).
  7. Roy, P., Berger, S., Schmuki, P. TiO2 Nanotubes: Synthesis and Applications. Angewandte Chemie International Edition. 50 (13), 2904-2939 (2011).
  8. Macdonald, T. J., Xu, J., et al. NiO Nanofibers as a Candidate for a Nanophotocathode. Nanomaterials. 4 (2), 256-266 (2014).
  9. Chuangchote, S., Sagawa, T., Yoshikawa, S. Efficient dye-sensitized solar cells using electrospun TiO2 nanofibers as a light harvesting layer. Appl Phys Lett. 93 (3), 033310 (2008).
  10. Li, D., Xia, Y. Electrospinning of Nanofibers: Reinventing the Wheel? Adv Mat. 16 (14), 1151-1170 (2004).
  11. Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. Electrospun nanofibrous structure: A novel scaffold for tissue engineering. J Biomed Mat Res. 60 (4), 613-621 (2002).
  12. Jia, H., Zhu, G., Vugrinovich, B., Kataphinan, W., Reneker, D. H., Wang, P. Enzyme-Carrying Polymeric Nanofibers Prepared via Electrospinning for Use as Unique Biocatalysts. Biotechnol Prog. 18 (5), 1027-1032 (2002).
  13. Mai, L., Xu, L., et al. Electrospun Ultralong Hierarchical Vanadium Oxide Nanowires with High Performance for Lithium Ion Batteries. Nano Letters. 10 (11), 4750-4755 (2010).
  14. Cai, J., Niu, H., et al. High-Performance Supercapacitor Electrode Materials from Cellulose-Derived Carbon Nanofibers. ACS Appl Mat Interfaces. 7 (27), 14946-14953 (2015).
  15. Joshi, P., Zhang, L., et al. Composite of TiO2 nanofibers and nanoparticles for dye-sensitized solar cells with significantly improved efficiency. Energ Environ Sci. 3 (10), 1507-1510 (2010).
  16. Macdonald, T. J., Tune, D. D., Dewi, M. R., Gibson, C. T., Shapter, J. G., Nann, T. A TiO2 Nanofiber-Carbon Nanotube-Composite Photoanode for Improved Efficiency in Dye-Sensitized Solar Cells. ChemSusChem. 8 (20), 3396-3400 (2015).
  17. Teo, W. E. Electrospinning parameters and fiber control. , http://electrospintech.com/hb-espinparameters.html (2015).

Tags

Engineering Electrospinning Kleurstofgevoelige zonnecellen nanomaterialen titaandioxide fotokatalyse nanofibers fotoanodes
Elektrospinning van fotokatalytische elektroden voor kleurstofgevoeligte zonnecellen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Canever, N., Hughson, F., Macdonald, More

Canever, N., Hughson, F., Macdonald, T. J., Nann, T. Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells. J. Vis. Exp. (124), e55309, doi:10.3791/55309 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter