Electropinning של אלקטרודות photatalalytic עבור תאים סולריים רגישים צבען

המטרה הכוללת של עבודה זו היא לייצר פוטואנודה לתאים סולאריים רגישים לצבע עם ביצועים משופרים באמצעות אלקטרו-ספינינג. ננו-חומרים הם נהדרים. הם מראים תכונות כימיות ופיזיקליות שלא ניתן למצוא בחומרים בתפזורת המתאימים.

עם זאת, אם אתה מנסה לייצר מכשיר באמצעות ננו-חומרים, זה יכול להיות די קשה. בסרטון זה, אנו מראים כיצד לייצר ננו-סיבים אנאורגניים חד-ממדיים, ולהשתמש בהם עבור מכשיר תאים סולאריים. הכיווניות בננו-סיבים גורמת למכשירים להיות בעלי ביצועים טובים בהרבה בהשוואה למכשירים המשתמשים רק בחומרים ננו-גבישיים.

כדי להכין את תמיסת המבשר, הכניסו 10 מיליליטר אתנול מוחלט, מיליליטר אחד של חומצה אצטית קרחונית , חמישה גרם תחמוצת טיטניום (II) וגרם אחד של PVP לתוך בקבוקון דגימה. מערבבים את התמיסה עד שהיא הופכת הומוגנית ולא ניתן להבחין בבועות. על מנת להשיג ננו-ארכיטקטורה חד-ממדית, נשתמש באלקטרו-ספינינג.

טכניקה פשוטה אך חכמה למדי המאפשרת לנו להשיג ננו-סיבים באורך של כמה מיקרומטרים ובקוטר של כמה מאות ננומטרים בלבד. כדי להכין את המחט המשמשת לתהליך האלקטרו-ספינינג, חותכים את קצה המחט בגודל 21 ומשייפים אותה באמצעות נייר זכוכית בדרגה בינונית עד שהקצה שטוח לחלוטין. טען את תמיסת המבשר למזרק והנח אותה על משאבת המזרק.

עטפו את לוחית הקולט בנייר אלומיניום והניחו את מגן המגן סביב ההתקנה. המרחק בין המחט לצלחת האספן צריך להיות 20 סנטימטרים. חבר את הקולט לקרקע ואת המחט למקור החשמל.

הגדר את קצב הזרימה של משאבת המזרק למיליליטר אחד לשעה, והתחל לשאוב. ברגע שמופיע פתרון כלשהו בקצה המחט, הפעל את מקור המתח הגבוה והגדר אותו ל -15 קילו-וולט. בשלב זה, סיבים הולכים להצטבר על הצלחת.

ניתן להשאיר את זה פועל כל עוד יש צורך כדי להשיג את העובי הרצוי של מחצלת הסיבים. לאחר השלמת הסחיטה, כבה את מקור המתח הגבוה והסר את נייר הכסף מלוח האספן. לתת לסיבים לנוח למשך הלילה מקל על קילוף שלהם מצלחת האספן.

מניחים את הסיבים הקלופים בכור היתוך ומכניסים אותם לתנור עם רמפת טמפרטורה של חמש מעלות לדקה, עד 500 מעלות למשך שעתיים כדי להסיר את ה-PVP ולייצר ננו-סיבי TiO2 טהורים. ייצור הפוטואנודה דורש מיקום של שכבת פיזור אור המורכבת מננו-סיבי טיטניום דו חמצני על גבי שכבה חוסמת העשויה מננו-חלקיקי טיטניום דו חמצני הזמינים מסחרית. זה חיוני למניעת הצטברות מטען עם מצע.

התחל בהוספת 500 מיליגרם של ננו-חלקיקי טיטניום דו חמצני ל-20 מיל אתנול בבקבוק תחתון עגול. בבקבוק נפרד, מערבבים 500 מיליגרם של ננו-סיבי טיטניום דו חמצני אלקטרוספון עם עוד 20 מיל אתנול. סוניקטור את הפתרונות למשך שעתיים באמצעות סוניקטור אמבטיה.

לאחר קבלת תערובות אחידות, הוסיפו 2 מיל טרפינול לכל בקבוק, וצרו סוניקציה למשך 15 דקות נוספות. לבסוף, אידוי הממס באמצעות מאייד סיבובי כדי להשיג את התמיסות. בעזרת חותך זכוכית יהלום, חותכים מגלשת FTO לריבוע של שניים על שני סנטימטרים.

הניחו סרט דבק על שקופית הזכוכית, והשאירו שטח של 0.4 סנטימטר רבוע, וחשפו את המרכז. הפקידו כמה טיפות של תמיסת ננו-חלקיקי טיטניום דו חמצני במרכז שקופית הזכוכית. השתמש בסכין גילוח כדי לפזר את התרחיץ באופן שווה על האזור החשוף.

לאחר השגת ציפוי אחיד, הסר בזהירות את סרט ההדבקה. לאחר מכן מכניסים פוטואנודות לתנור ומרוכזים ב -500 מעלות למשך שעתיים. חזור על התהליך על אותה שקופית זכוכית, הפעם באמצעות תמיסת הננו-סיבים כדי להפקיד את שכבת פיזור האור.

הפוטואנודה המרוכבת מרוכזת שוב ב-500 מעלות למשך שעתיים. כדי לאפיין את הננו-סיבים שלנו, אנו הולכים להשתמש ב-SEM ו-XRD, ולאחר מכן כדי לבחון את הביצועים של הננו-סיבים שלנו, אנו הולכים ליישם אותם בתא סולארי רגיש לצבע. כדי להכין את הדגימה לסריקת מיקרוסקופ אלקטרונים, חבר רצועת סרט פחמן דביק על בדל המיקרוסקופ.

ואז הניחו בזהירות כמות קטנה של ננו-סיבים על הסרט. התקן את הבדל על מחזיק דגימה והורד אותו לתא ההחלפה של המכשיר. הגדר את התנאים והפרמטרים של המכשיר בהתאם.

אסוף תמונות של הדגימה, וודא שהן מציגות את המורפולוגיה הכוללת של החומר. תמונות ה-SEM מראות שהסיבים נקבוביים במבנה ובעלי יחס גובה-רוחב גבוה. כדי להכין את החומר לאפיון עקיפה של קרני רנטגן, טוחנים בעדינות כמה ננו-סיבים לאבקה דקה ומורחים אותם באופן שווה על שלב XRD.

טען את הדגימה לתוך הדיפרקטומטר. הגדר את פרמטרי הרכישה והתחל לאסוף את הנתונים. הדיפרקטוגרמה מציגה סדרה של פסגות המתאימות לשלב האנטאז של טיטניום דו חמצני.

כדי להכין את התא הסולארי, יש לטפל תחילה בפוטואנודות TiO2 בתמיסה מימית של TiCl4 בטמפרטורה של 75 מעלות צלזיוס למשך 45 דקות. לאחר הטיפול יש לשטוף את הפוטואנודות במים המיוננים. יבש אותם, והרגיש אותם בתמיסה של Ruthenizer N719 ואתנול מוחלט למשך 24 שעות בתנאי חושך.

הפוטואנודות הרגישות ישטפו באתנול כדי להסיר מולקולות צבע עודפות משטח הפוטואנודה TiO2. סרט איטום משמש כאטם תרמופלסטי בין האלקטרודה הנגדית לפוטואנודות. אלקטרודות נגד של FTO מצופה פלטינה משמשות לכל התאים הסולאריים.

התאים הסולאריים המורכבים מחוממים ל-100 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות כדי לאטום את האטם. מתווך חמצון חיזור מתווסף לחלל הפנימי של התאים הסולאריים על ידי מילוי ואקום. עקומות J-V נרכשות באמצעות Keithley 2400 Digital SourceMeter תחת תאורה של 100 מילוואט לסנטימטר רבוע ממקור קשת קסנון המועבר דרך מסנן AM 1.5 G.

מישור התאורה עבור מקור האור מכויל עם תא ייחוס סיליקון חד-גבישי. בסרטון זה, הראינו לכם כיצד לייצר תאים סולאריים רגישים לצבע באמצעות ננו-סיבים אנאורגניים. בנוסף ליישום זה, ישנן אפשרויות רבות אחרות.

לדוגמא, סוללות, אלקטרודות שקופות, פילטרים פעילים ואחרים. אם אתה רוצה לדעת פרטים נוספים, אנא עיין בפרסומים שלנו. אני מקווה שנהניתם ולמדתם מהסרטון הזה, ואנא צרו איתנו קשר אם יש לכם שאלה או רוצים לתת משוב.