Integration einer Triplett-Triplett-Annihilation Up-Conversion-System, um Farbstoffsolarzellantwort auf Sub-Bandgap-Licht Enhance

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Herstellung und Charakterisierung von funktionsfähigen hochkonvertierenden desensibilisierten Solarzellen. Dies wird erreicht, indem zunächst eine Solarzelle mit einer Doppelkammeranordnung hergestellt wird. Der zweite Schritt besteht darin, die Kammern mit Elektrolyt bzw. der Aufwärtsumwandlungslösung zu füllen.

Führen Sie als Nächstes Messungen des einfallenden Photons des Geräts mit einer Pumplichtquelle durch. Der letzte Schritt besteht darin, die Ergebnisse zu modellieren und Daten zu verwenden, um zu bestätigen, dass der Aufwärtskonvertierungseffekt real ist. Letztendlich ermöglicht das Experiment einen Vergleich mit anderen Aufwärtswandlern anhand einer Gütezahl.

Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie z. B. unseren zuvor berichteten Geräten, besteht darin, dass sie ein vollständig integriertes Gerät bietet. Diese Methode zeigt, dass ein Flüssig-Up-Konverter in eine Standard-Photovoltaikanlage integriert werden kann. Durch den Isierungsaspekt dieser Methode kann man Einblicke in den auf Rad und Artefakt basierenden Aufwärtskonvertierungseffekt geben.

Dies kann auch auf andere Systeme angewendet werden, insbesondere bei der Aufwärtskonvertierung und der Verbesserung von Fotoaufnahmen. Wir haben eine Technik mit schrägem Pumpbalken entwickelt. Wenn Sie feststellen, dass unser Modellsystem nicht mit unseren Daten übereinstimmt, besteht der erste Schritt darin, eine Arbeitselektrode aus einer ganzen Folie aus sauberem, fluoriertem, dotiertem, zinnoxidbeschichtetem Glas herzustellen.

Das Blech sollte 110 Millimeter im Quadrat und 2,3 Millimeter dick sein, um eine dichte Schicht aus Titanoxid auf dem Blech abzuscheiden. Legen Sie das trockene Blech mit der leitfähigen Seite nach oben auf eine Herdplatte. Erhitzen Sie das Glas auf 450 Grad Celsius, während das Glas fertig erhitzt ist.

Eine Eins-zu-Neun-Lösung aus Titanfarbstoff, ISOP-Propoxid, Bis, Acetylacetat und Ethanol in einem Sprühbehälter. Sobald das Glas 450 Grad Celsius hat, sprühen Sie die Lösung aus einer Entfernung von etwa 100 Millimetern mit fünf Sprühstößen auf seine Oberfläche. Wiederhole dies alle 10 Sekunden für insgesamt 12 Runden.

Halten Sie das Glas weitere fünf Minuten lang auf 450 Grad Celsius. Anschließend auf der Herdplatte langsam auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Legen Sie nach dem Abkühlen die leitfähige Stelle des Glases nach oben auf den Siebdruckertisch und verwenden Sie Titandioxidpaste, um eine Schicht des gezeigten Musters zu drucken.

Schneiden Sie nach dem Zentrieren die Masterplatte in einzelne Elektroden. Die Elektroden sollten ausreichend Platz um die bedruckte Folie herum haben. Für die spätere Ausgabe einer Dichtung bereiten Sie eine 20 millimolare Titantetrachloridlösung vor.

Tauchen Sie die Elektroden ein und stellen Sie sie in den vorgeheizten Backofen bei 70 Grad Celsius. Nachdem Sie die Elektroden geborgen und gründlich gewaschen haben, zentrieren Sie sie 30 Minuten lang bei 500 Grad Celsius. Anschließend langsam abkühlen lassen.

In diesem Fall ist eine 0,5 millimolare Farbstofflösung, D 1 49, in einer Eins-zu-Eins-Mischung aus Nitril und Tur-Butanol herzustellen. Wenn die Elektroden unter 110 Grad Celsius abgekühlt sind, tauchen Sie sie in die Farbstofflösung und lassen Sie sie über Nacht stehen. Entfernen Sie nach mindestens acht Stunden die Elektroden aus dem Farbstoff und spülen Sie sie gründlich mit Acetylnitril ab.

Bereiten Sie vor dem Trocknen mit Druckluft die Gegenelektroden mit einer weiteren Folie aus 2,3 Millimeter dickem, fluordotiertem, zinnoxidbeschichtetem Glas vor. In 18,3 Millimeter x 27,5 Millimeter große Stücke schneiden, um jeweils eine Füllöffnung zu erzeugen. Verwenden Sie vor dem Bohren einen Zahnfräser mit Diamantspitze in einer kleinen Tischbohrmaschine und tauchen Sie jede Gegenelektrode in Wasser.

Bohren Sie dann teilweise ein kleines Loch in die Ecke. Drehen Sie das Stück um, um das Loch zu vervollständigen. Nachdem Sie die Gegenelektrode gereinigt und getrocknet haben, legen Sie sie mit der leitfähigen Seite nach oben auf eine Fliese.

Tragen Sie einen Tropfen Platinsäurelösung auf und verteilen Sie sie mit dem Ende einer Pipette. Legen Sie die Fliese für 15 Minuten auf eine vorgeheizte 400 Grad Celsius heiße Platte. Wenden Sie sich nun der Herstellung des Reflektors zu, indem Sie zwei Millimeter dickes, nicht leitendes Glas verwenden.

Schneiden Sie in 18,3 Millimeter x 27,5 Millimeter große Stücke mit zwei Löchern, die in benachbarte Ecken entlang einer langen Kante des Stücks gebohrt werden. Nach dem Reinigen und Trocknen des Glases befestigen Sie es mit einem rückstandsarmen Klebeband an drei Seiten auf der Bank. Tragen Sie bei aufgesetztem Glas einen Tropfen Aluminiumoxidpaste auf.

Ziehe dann die Paste mit einem Glasstab nach unten. Sobald die Folie trocken ist, entfernen Sie das Klebeband und zentrieren Sie es 30 Minuten lang bei 500 Grad Celsius. Beginnen Sie mit der Montage der Geräte, indem Sie zwei Chargen Schmelzklebstoffdichtungen vorbereiten.

Eine Charge ist für die desensibilisierten Solarzellen und ist 25 Mikrometer dick. Die andere Charge ist für die Up-Conversion-Kammer und hat eine Dicke von 120 Mikrometern. Nach dem Aufsetzen der Solarzellendichtung auf die Ecke der Gegenelektrode sollte die Einfüllöffnung zugänglich bleiben.

Platzieren Sie dann die Arbeitselektrode darüber, wobei sich der bedruckte Bereich vollständig in der Dichtung befindet. Achten Sie darauf, dass Sie eine gute Abdichtung erhalten. Bewegen Sie die Baugruppe auf eine Heizplatte mit 120 Grad Celsius.

Üben Sie Druck aus, bis die Dichtung weich wird und schmilzt. Sobald dies geschieht, nehmen Sie die Baugruppe von der Kochplatte und lassen Sie sie abkühlen. Kühl. Setzen Sie die zweite Dichtung auf den Reflektor und vergewissern Sie sich, dass die Einfüllöffnungen nicht abgedeckt sind.

Platzieren Sie anschließend die desensibilisierte Solarzelle mit ihrer bedruckten Fläche direkt vor dem gedruckten Illumina-Reflektor. Erhitzen Sie das Gerät auf der Heizplatte unter Druck, bis die Dichtung weich wird und haftet. Für den nächsten Schritt bereiten Sie die Elektrolytlösung mit der Gegenelektrode nach oben vor.

Legen Sie das Gerät in einen kleinen Plastikbehälter, an dem ein Vakuumschlauch befestigt ist. Geben Sie einen Tropfen der Elektrolytlösung über das Loch der Gegenelektrode. Legen Sie als Nächstes ein Stück Glas darauf.

Verschließen Sie den Behälter und vakuumieren Sie ihn einige Sekunden lang. Um Elektrolyt in den desensibilisierten Hohlraum der Solarzelle zu ziehen. Stellen Sie die Dichtungen mit Dichtungsmaterial her, das auf Aluminiumfolie laminiert und auf eine heiße Platte bei 120 Grad Celsius gelegt wurde.

Dichtungsmaterial mit der Seite nach oben. Nachdem Sie die Rückseite der Gegenelektrode gereinigt haben, drücken Sie das Gerät etwa fünf Sekunden lang gründlich gegen das Dichtungsmaterial, um eine Abdichtung mit der hergestellten Dichtung zu erzeugen. Schieben Sie die Baugruppe dort in ein Handschuhfach.

Einführung der Triplett-Triplett-Annihilations-Up-Umwandlungslösung in den hinteren Hohlraum. Sobald es voll ist, reinigen Sie die Oberfläche und versiegeln Sie sie mit Dichtungsmaterial mit Aluminiumrücken, das außerhalb des Handschuhfachs arbeitet. Der nächste Schritt besteht darin, die elektrischen Kontakte mit einem Schalllötkolben herzustellen.

Lötmittel für die Verwendung mit Glas auf die freiliegende leitende Beschichtung der Arbeitsgegenelektroden auftragen. Tragen Sie dann normales Lötzinn auf, um Drähte an der Anode und Kathode zu befestigen. Hier wurden sowohl Anoden- als auch Kathodendrähte an das Gerät angeschlossen.

Für eine zusätzliche Verkapselung tragen Sie UV-härtendes Epoxidharz auf die offenen Kanten des Geräts auf. Sobald das Epoxidharz ausgehärtet ist, befestigen Sie den Anoden- und Kathodendraht über einen Klemmenblock an einem offenen BNC-Kabel. Das Gerät ist nun bereit für das Messprotokoll.

In diesem Schema ist der Versuchsaufbau für den Wirkungsgrad von Messgeräten dargestellt. Bei den Messungen kommen zwei Lichtquellen zum Einsatz. Einer davon ist ein 670 Nanometer großer Dauerstrich-Laserstrahl.

Der Pumpstrahl, die zweite Quelle, ist ein inkohärenter, quasi monochromatischer Sondenstrahl, der von einer Xenonlampe erzeugt wird. Der Laserstrahl durchläuft einen Neutraldichtefilter und wird auf das Gerät reflektiert, das sich im Probenhalter befindet. Die Lampenleistung wird durch einen 405-Nanometer-Langpassfilter und ein Chopperrad geleitet, das mit 29 Hertz arbeitet.

Es geht dann durch einen Monochromator und einen 4%-Strahlteiler. Ein Ausgang des Strahlteilers geht an eine Fotodiode, um die Leistungsänderung des Sondenstrahls aufzuzeichnen. Der andere wird auf das Gerät reflektiert: Montieren Sie das Gerät in den Probenhalter und stellen Sie die Strahlen für das Experiment ein.

Diese Darstellung des Gerätes zeigt, wie die Lichtquellen verwendet werden. Richten Sie den Pumpstrahl so auf das Gerät, dass er in einem Winkel einfällt, in dem er nur die Aufwärtskonversionsschicht beleuchtet. Richten Sie den Prob-Strahl so aus, dass er durch die desensibilisierte Zellaktivschicht geht und sich mit der Pumpe in der Triplett-Triplett-Annihilations-Up-Umwandlungsschicht überschneidet.

Nutzen Sie ein dynamisches Signalerfassungsgerät und einen Stromverstärker. Zur Messung des Kurzschlussstroms vom Gerät. Verwenden Sie den Ausgang des Foto-DDE, um die Stromdichtemessung der Solarzelle zu korrigieren.

Nehmen Sie Messungen vor, indem Sie den Prob-Strahl in Schritten von fünf Nanometern über das sichtbare Spektrum abtasten. Schalten Sie nach den Messungen sowohl mit dem Pump- als auch mit dem Prob-Strahl die Pumpstrahlquelle aus und messen Sie die Stromdichte des integrierten Geräts. Wenn dies geschehen ist, konfigurieren Sie das Experiment neu, um den Stromausfall des Sondenstrahls auf dem Gerät zu finden.

Entfernen Sie dazu das Gerät und platzieren Sie die Fotodiode in der Probenposition, um den von der Sonde erzeugten Strom zu messen. Bei den ersten Messungen wurde der Pumpstrahl so eingestellt, dass er in einem größeren Winkel als der Sondenstrahl an der Up-Konversionsschicht ankommt, um eine Laservorspannung der desensibilisierten Zelle zu vermeiden. Dieses Diagramm der Effizienzsteigerung des einfallenden Photons zur Stromeffizienz in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt, dass die Verstärkung ohne signifikante Verzerrung stattfindet.

Der Einschub gibt die normalisierte Verstärkung in der Rohwiedergabe an. Die Differenz im Strom spiegelt die Absorptionsspitze des Sensibilisators bei 675 Nanometern wider und geht sonst im Rauschen unter. Insgesamt sind die Daten im Vergleich zu einem Modell der Effizienz des einfallenden Photons im Verhältnis zum Strom günstig.

Weitere Messungen wurden mit dem Pump- und dem Sondenstrahl durchgeführt, die beide durch die desensibilisierte Zelle gingen. In diesem Fall kommt es zu einer deutlichen Effizienzsteigerung im Einsatz. Die Wirkung des Sensibilisators ist bei 675 Nanometern nicht mehr zu sehen.

Der gemeinsame Weg der Strahlen scheint die Leistung über das gesamte sichtbare Spektrum zu verbessern und deutet auf eine Laservorspannung hin, um den Effekt der Laservorspannung zu testen. Eine dritte Reihe von Messungen wurde mit einer integrierten Vorrichtung durchgeführt, bei der die Aufwärtsumwandlungskammer leer blieb, aber ansonsten analog zu der bei den ersten beiden Messungen verwendeten Kammer war. In diesem Fall wird der Biasing-Effekt als signifikanter angesehen, da das Laserlicht zum Gerät zurückreflektiert wird.

Während Sie an diesen Verfahren teilnehmen, ist es wichtig, daran zu denken, kritisch mit den von Ihnen gesammelten Daten umzugehen. Vergessen Sie nicht, dass Benzol ein gefährlicher Stoff ist, also stellen Sie sicher, dass Sie alle geeigneten Vorsichtsmaßnahmen treffen, wenn Sie damit umgehen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie in der Lage sein, einen vollständig integrierten DSC mit Aufwärtskonvertierung zu konstruieren und zu charakterisieren.

Diese Technik ermöglicht einen fairen Vergleich zwischen DSCs mit integrierten Aufwärtswandlern.