サブバンドギャップ光に色素増感型太陽電池の応答を増強する三重項 - 三重消滅アップコンバージョンシステムの統合

この手順の全体的な目標は、機能的なアップコンバーティング、脱感作太陽電池を作製し、特性評価することです。これは、最初にダブルチャンバーアセンブリを備えた太陽電池を作成することによって達成されます。2番目のステップは、チャンバーに電解質とアップコンバージョン溶液をそれぞれ充填することです。

次に、ポンプ光源を使用して、デバイス入射光子の電流効率の測定を行います。最後のステップは、結果をモデル化し、データを使用してアップコンバージョン効果が本物であることを確認することです。最終的に、この実験では、性能指数を使用して他のアップコンバージョンデバイスとの比較が可能になります。

この手法は、以前に報告したデバイスなどの既存の方法と比較した場合の主な利点は、完全に統合されたデバイスを提供することです。この方法は、リキッドアップコンバーターを標準的な太陽光発電デバイスに統合できることを示しています。この方法の化の側面を通じて、ホイールとアーティファクトに基づくアップコンバージョン効果についての洞察を提供できます。

これは、特にアップコンバートや強化された写真撮影など、他のシステムにも適用できます。傾斜ポンプビーム技術を開発しました。私たちのモデルシステムが私たちのデータと一致していないことに気付いたとき、最初のステップは、きれいなフッ素をドープした酸化スズコーティングガラスのシート全体を使用して作用電極を準備することです。

シートは、シート上に酸化チタンの緻密な層を堆積させるために、110ミリメートル四方、厚さ2.3ミリメートルを測定する必要があります。ドライシートを導電面を上にしてホットプレートに置きます。ガラスが温まる準備ができたら、ガラスを摂氏450度に加熱します。

チタン染料、isop prop oxide、bis、アセチルアセテート、エタノールをスプレー容器に入れた1〜9溶液。ガラスが摂氏450度になったら、約100ミリメートルの距離から溶液をスプレーし、その表面に5回のスプレーを行います。これを10秒ごとに繰り返し、合計12ラウンドを行います。

グラスを摂氏450度にさらに5分間維持します。次に、ホットプレートでゆっくりと室温まで冷まします。冷却したら、ガラス導電体をスクリーンプリンターテーブルの上に置き、二酸化チタンペーストを使用して示されているパターンの1つの層を印刷します。

センタリング後、マスタープレートを個々の電極に切断します。電極は、印刷されたフィルムの周囲に十分なスペースを確保する必要があります。ガスケットの後の版では、20ミリモルの四塩化チタン溶液を準備します。

電極を浸し、摂氏70度に予熱したオーブンに入れます。電極を回収して十分に洗浄した後、電極を500°Cで30分間中心に置きます。その後、ゆっくりと冷まします。

この場合、ニトリルとトゥールブタノールの1対1の混合物で0.5ミリモルの染料溶液、D 1 49を調製します。電極が摂氏110度未満に冷却されたら、電極を染料溶液に浸し、一晩放置します。少なくとも8時間後、電極を染料から取り外し、アセチルニトリルで十分にすすいでください。

圧縮空気で乾燥させる前に、厚さ2.3mmのフッ素ドープ酸化スズコーティングガラスの別のシートを使用して対極を準備します。18.3 mm x 27.5 mm の小片にカットして、それぞれに充填ポートを作成します。穴を開ける前に小さなベンチドリルでダイヤモンドチップの歯科用バリを使用し、各対電極を水に浸します。

次に、コーナーに部分的に小さな穴を開けます。ピースを裏返して穴を完成させます。対極を洗浄して乾燥させた後、導電性面を上にしてタイルの上に置きます。

プラチン酸溶液を1滴塗布し、ピペットの端で広げます。予熱した400°Cのホットプレートにタイルを15分間置きます。次に、リフレクターに厚さ2mmの非導電性ガラスを使用させます。

18.3 mm x 27.5 mm のピースにカットし、ピースの 1 つの長辺に沿って隣接するコーナーに 2 つの穴を開けます。ガラスを洗浄して乾燥させた後、残留物の少ないテープを使用してベンチの3面に貼り付けます。グラスを所定の位置に置き、酸化アルミニウムペーストを一滴塗布します。

次に、ガラス棒でペーストを描きます。フィルムが乾いたら、テープをはがし、500°Cで30分間中央に合わせます。デバイスの組み立てを開始するには、ホットメルト接着剤ガスケットを2つのバッチで準備します。

1つのバッチは鈍感太陽電池用で、厚さは25マイクロメートルです。もう1つのバッチはアップコンバージョンチャンバー用で、厚さは120マイクロメートルです。太陽電池ガスケットを対極の角に配置した後、充填ポートはアクセス可能なままにする必要があります。

次に、印刷領域全体がガスケットの内側にある状態で、作用電極をこの上に置きます。必ず良いシールを入手してください。アセンブリを摂氏120度のホットプレートに移動します。

ガスケットが柔らかく溶けるまで圧力をかけます。それが起こったら、ホットプレートからアセンブリを取り外し、冷まします。涼しい。2番目のガスケットをリフレクターに置き、充填ポートが覆われていないことを確認します。

次に、減感した太陽電池を上に配置し、その印刷領域を印刷されたIlluminaリフレクターの真正面に置きます。ガスケットが柔らかくて付着するまで圧力をかけながら、ホットプレート上でデバイスを加熱します。次のステップでは、対電極を上にして電解質溶液を準備します。

真空管が取り付けられた小さなプラスチック容器にデバイスを置きます。対向電極の穴に電解液を一滴垂らします。次に、ガラスを上に置きます。

容器を密封し、数秒間真空剤を塗布します。脱感作された太陽電池キャビティに電解質を引き込むため。アルミホイルにラミネートされたガスケット材料を120°Cのホットプレートに載せたシールを製作します。

ガスケットの材質を上にして。対極の裏側を清掃した後、デバイスをガスケット材料に約5秒間完全に押し付けて、シールが作られたシールを作成します。そこでアセンブリをグローブボックスに移動します。

バックキャビティにトリプレットトリプレット消滅アップ変換液を導入。いっぱいになったら、表面をきれいにし、グローブボックスの外側で作業するアルミニウム製の裏打ちガスケット材料で密封します。次のステップは、音波はんだごてで電気接点を作成することです。

作用対極の露出導電性コーティングに、ガラスでの使用に適したはんだを塗布します。次に、通常のはんだを塗布して、ワイヤーをアノードとカソードに取り付けます。ここでは、アノード線とカソード線の両方がデバイスに取り付けられています。

さらにカプセル化するには、デバイスのオープンエッジにUV硬化型エポキシを塗布します。エポキシ樹脂が硬化したら、アノード線とカソード線を端子台を介してオープンエンドのBNCケーブルに取り付けます。これで、デバイスは測定プロトコルの準備が整いました。

この回路図には、デバイス効率を測定するための実験装置が示されています。測定には2つの光源が含まれます。1つは670ナノメートルの連続波レーザービームです。

このポンプビームは、第2の源は、キセノンランプによって生成されたインコヒーレントな準単色プローブビームである。レーザービームは減光フィルターを通過し、サンプルホルダーに保持されたデバイスに反射されます。ランプ出力は、405ナノメートルのロングパスフィルターと29ヘルツで動作するチョッパーホイールを通過します。

次に、モノクロメーターと4%ビームスプリッターを通過します。ビームスプリッターの1つの出力は、プローブビームの電力変動を記録するためにフォトダイオードに送られます。もう1つはデバイスに反射され、デバイスをサンプルホルダーに取り付け、実験用のビームを調整します。

このデバイスの表現は、光源がどのように使用されるかを示しています。ポンプビームをデバイスに照らして、アップコンバージョン層のみを照らす角度で入射するようにします。probビームを、脱感作された細胞活性層を通過し、トリプレットトリプレット消滅アップ変換層でポンプと交差するように位置合わせします。

ダイナミック信号集録デバイスと電流増幅器を活用します。デバイスからの短絡電流を測定します。写真DDEの出力を使用して、太陽電池電流密度測定を修正します。

可視スペクトル全体でprobビームを5ナノメートル刻みでスキャンして測定します。ポンプビームとプローブビームの両方を使用して測定を行った後、ポンプビームソースをオフにし、統合されたデバイスの電流密度を測定します。これが完了したら、実験を再構成して、デバイスに入射するプローブビームパワーを見つけます。

これを行うには、デバイスを取り外し、フォトダイオードをサンプル位置に配置して、プローブによって生成される電流を測定します。最初の測定は、減感された細胞のレーザーバイアスを避けるために、プローブビームよりも大きな角度でアップコンバージョン層に到達するようにポンプビームを調整して行われました。このプロットは、入射光子から電流効率への効率の向上を波長の関数として示しており、大きなバイアスなしに効率の向上が行われていることを示しています。

挿入図は、生の応答の正規化されたゲインを提供します。電流の差は、675ナノメートルの増感剤の吸収ピークを反映しており、それ以外の場合はノイズで失われます。全体として、データは、現在の効率に対する入射光子のモデルと比較して良好です。

他の測定は、ポンプビームとプローブビームを使用して行われ、どちらも脱感作されたセルを通過しました。この場合、インセットの効率が大幅に向上します。増感剤の効果は、675ナノメートルではもはや見られません。

ビームの共通経路は、可視スペクトル全体にわたって性能を向上させるようであり、レーザーバイアスの影響をテストするためのレーザーバイアスを示唆しています。3番目の測定セットは、アップ変換チャンバーを空のままにした統合デバイスを使用して行われましたが、それ以外は最初の2つの測定で使用されたものと類似しています。この場合、レーザー光が反射してデバイスに戻るため、バイアス効果がより大きくなることがわかります。

これらの手続きに出席する際は、収集するデータに対して批判的であることを忘れないようにすることが重要です。ベンゼンは有害物質であることを忘れないでくださいので、取り扱いには十分な注意を払ってください。このビデオを見れば、完全に統合されたアップコンバージョン支援DSCを構築し、特性評価できるようになるはずです。

この手法により、アップコンバータが統合されたDSC間で公平な比較が可能になります。