방법 논문

삼중 항 - 삼중 종말 최대 변환 시스템을 통합하면 하위 밴드 갭 빛에 염료 감응 형 태양 전지의 응답을 향상시키기 위해

DOI:

10.3791/52028

⸱

2014년 9월 12일

 ,  ,  ,  , 
1ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science (ACES), Intelligent Polymer Research Institute (IPRI), The University of Wollongong, 2School of Chemistry, The University of Sydney, 3School of Chemistry, The University of New South Wales

이 논문에서

요약

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염료 감응 태양 전지 및 삼중 항 - 삼중 항 소멸 상향 변환 부를 통합 집적 장치는, 태양 광 스펙트럼의 더 넓은 부분에서 향상된 광 수확을 수득 제조 하였다. 겸손 조사 수준에서 낮은 에너지 광자에 크게 향상된 응답은 염료 감응 태양 전지의 장점의 기록 숫자를 산출 입증되었다.

초록

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적색 및 적외선 광에 염료 감응 태양 전지 (DSC에)의 불량 반응은 높은 광전류 따라서 더 높은 효율의 실현에 큰 장애물이다. 광자 업 변환 삼중 - 삼중 항 소멸의 방법으로 (TTA-UC)은 해로운 방식 photoanodic 성능을 방해하지 않으면 서, 광전류를 생성하기 위하여 이들 달리 낭비 낮은 에너지의 광자를 사용하는 매력적인 방법이다. 또한 이에, TTA-UC는 DSC 기술과 결합하기에 특히 적합한 다른 렌더링보고 광자 상향 변환 기술로부터 구별되는 특징의 수를 갖는다. 팔라듐 포르피린 증감 제와 루 브렌이 이미 터를 포함하는 작업 증명 고성능 TTA-UC 시스템에있어서, 집적 장치의 고성능 DSC (유기 색소를 이용하여 D149)와 결합된다. 장치는 높은 Fi를 초래 TTA UC-서브 유닛의 흡수 범위에서 서브 - 밴드 갭 조명에 향상된 응답을 도시최신 DSC 성능을 지원 상향 변환을위한 공로 gure.

서론

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염료 감응 형 태양 전지 (DSC를)은 저렴한 태양 에너지 수집 1-3 유망 개념으로 선포되었다. 이 열정에도 불구하고, 널리 상용화가 발생할 못하고있다. 여러 가지 이유는 하나의 문제는이 가압 장치 (4)의 달성 가능한 광 적출 효율을 제한 흡수 발병되는 비교적 높은 에너지로,이를 위해 제시되었다. 이 극복 될 수 있지만, 흡수 개시를 낮추는 것은 일반적 불균형 전류 밀도 (5, 6)의 모든 이점을 침식 개방 회로 전압 강하를 수반한다.

DSC에의 일반적인 동작은 산화 환원 매개체에 의해 산화 된 염료의 재생이어서 반도체 (전형적 티오 2), 광 여기에 염료에서 전자 전달을 포함한다. 이 두 과정은 고효율 7 계속하려면 상당한 추진력 (가능성을) 필요로 표시 . 이러한 고유의 상당한 손실이, 이러한 장치에 대한 최적의 흡수 에너지가 발병에 상당히 높은 것이 분명해진다. 유사한 문제는 효과적인 전하 분리에 필요한 큰 화학적 구동력으로 인해 다시 한번, 유기 광전지 (OPV), 존재한다. 따라서, 이들 기술 모두에 기초하여 단일 접합 장치 상부에 태양 광 - 전기 변환 효율의 한계 예측 폭 (유효) 밴드 갭 (4)과

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프로토콜

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1 DSC 제작

1.1. 작업 전극의 제조

  1. F의 청소 하나의 전체 시트 : 산화 주석이 코팅 된 유리 (2.3 mm × 110mm × 110mm, <8 Ω / □) 세제를 탄 물을 초음파 순차적으로, 아세톤 그리고 마지막으로 에탄올 (10 분마다).
  2. 산화 티타늄 아래의 단계에 따라 2의 조밀 한 층을 증착 :
    1. 핫 플레이트 (전도성면이 위로)에서 450 ° C에 압축 공기와 열 유리를 사용하여 건조 유리합니다.
    2. 구 비율 : 1의 에탄올로 희석 티타늄 디 이소 비스 (아세틸 아세토 네이트) (이소프로판올 75 중량 %).
    3. 유리판에 걸쳐 오 살포 ~ 100mm의 거리에서 가열 유리나 희석액을 스프레이.
    4. 12 라운드 10 초 당 한 라운드 스프레이.
    5. 핫 플레이트를 전환하기 전에, 추가로 5 분 동안 450 ° C에서 유리 보관하십시오. 핫 플레이트에 유리를두고 천천히 RT로 냉각 할 수 있습니다.
  3. 에 유리를 배치스크린 프린터 테이블 (다시 한 번 도전면을 위로). 화면을 삽입하고 유리에 패턴을 맞 춥니 다. 화면으로 산화 티타늄이 페이....

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결과

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도 3A - 효과는 이하에서보다 상세히 논의 D로 표시 인핸스 응답은, 다른 측정 조건 하에서 측정 하였다. 것의 전류 밀도 개선에서 그것은도 4a 및도 4b의 결과가 피크 전류 향상과의 활성층을 통해 송신에 의해 감쇠 증감 제의 흡수 스펙트럼과 잘 일치 IPCE 향상과, 상향 변환에 기인 것을 분명히해야 DSC.

펌프 빔을 편향 레이저에 의해 도입 된 측정 아티팩트를 회피하기 위해도 2에 개략적으로 도시 된 프로브 빔에 큰 각도로 UC 층에 도달하도록 조정되었다.도 4a는, 상당한 편향 효과없이 개선을 도시 모두도 4C 반면 그리고 4D는이 문제의 영향을받습니다. 올바른 alignme의 결과측정치는 NT J SC의 차이가 675 nm에서 흡수 피.......

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토론

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이 프로토콜은 상향 변환 향상된 DSC 및 세부 정확하게 같은 장치를 측정하는 방법에 광자를 달성하는 수단을 제공한다. 예상 ΔJ의 SC 개선의 간단한 계산 한 태양을 포함하여 다른 빛의 강도에 예상 될 때까지 FOM이 있습니다. 시스템이 포화 임계 값 (33)보다 낮은 경우 여기에 표시된 숫자가 기대에 따라, 광 강도 (도 4의 인셋)으로 불변이다. FOM, 우리는 쉽게 비교할 수 있도록 TTA-UC 또는 다른 비선형 UC 프로세스의 개선 효과를 표준화 할 수있다.

이 연구에서 얻어진 FOM 값은 DSC에 대한보고 FoMs 중 가장 높은 있지만, 그들은 상용 관심 멀리 여전히 (~ 1mA ∙ cm -2 ʘ -2). 이 외에도,이 스케일의 향상된 측정 문제가 될 수있다. (특히도 3C 및 3D에서)이보고 회에.......

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공개 사항

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공개할 것이 없습니다.

감사의 글

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A.N.은 호주 재생 에너지국(ARENA)과 호주 국립 제조 시설(ANFF)의 기여를 인정합니다. 이 연구 프로젝트는 호주 태양광 연구소(Australian Solar Institute, 6-F020 및 A-023)의 자금 지원을 받으며, 뉴사우스웨일즈 정부와 시드니 대학교(University of Sydney)의 지원을 받습니다. 이 연구의 측면은 호주 연구 위원회(Australian Research Council)의 디스커버리 프로젝트 자금 지원 계획(DP110103300)에 따라 지원되었습니다. 장비는 호주 연구 위원회(Australian Research Council, LE0668257)의 지원을 받아 구입했습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
(Tetrakis (3,5-di-tert-butylphenyl) -6'-amino-7'-nitro-tetrakisquinoxalino [2,3-b''7,8-b''12,13-b'''17,18-b''''-porphyrinato) 팔라듐 (II))집 안의Chem. Commun., 4851– 4853 (2007)
1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodideSolaronix33150재료 경고 : 자극성
405 nm 장거리 통과 필터SemrockBLP01-405R-25-670
nm 레이저ThorlabsLDS5 + CPS198-Acetone
ChemsupplyAA008-20L-P재료 경고 : 가연성
AcetonitrileSigma271004재료 경고 : 가연성
알루미나Alfa Aesar12733
알루미나Leeco810-782
다시 충전 챔버Sistema1303Klip it round, modified
BenzeneScharlauBE0033재료 경고 : 독성
BNC 케이블JaycarRG- 59U
CerasolzerMBRCS186
초퍼 휠ThorlabsMC1000A
제어 소프트웨어는사내에서작성 LabVIEW
전류 증폭기Standford ResearchSR 570
D149 염료1mOSO149
치과 버우선 치과 용품835.104.008
세제PalmoliveOriginal
Diamond wheelFrameco14220
DrillDremmel220
Dynamic dignal acquisition deviceNational InstrumentsUSB-4431아날로그-디지털
에탄올Univar214재료 경고: 가연성
글로브박스IT 시스템
H2PtCl6Sigma334472재료 경고: 부식성
핫멜트 접착제 개스킷SolaronixMeltronic 1170-25Surlyn
핫멜트 접착제 개스킷SolaronixMeltronix 1170-60Surlyn
HotplateHarry GestigkeitPR 5 3T / PZ28-3T
HotplateIKARCT 기본
이미지 분석 소프트웨어National Institutes for HealthImage-J
요오드시그마326143재료 경고 : 부식성
레이저 조각사범용 레이저 시스템PLS6WM
액체 질소공기 액체 리튬
요오드Aldrich518018재료 경고: 독성
메톡시프로피오니트릴Sigma65290재료 경고: 가연성
거울ThorlabsPF10-03-P01
거울 마운트ThorlabsKM100
모노크로메이터스펙트럼 제품 CM110
중립 밀도 필터Edmund Industrial Optics64-352
포물선 거울Newport50329AL, 50338AL
포토다이오드Newport918D-UV-OD3
파워 미터Newport1936-C
RubreneSigma551112
반자동 스크린 프린터KeywellKY-500FH
스프레이 열분해기Glaskeller
테이프3M매직 테이프
단자대JaycarHM3194
tert-ButanolSigma360538재료 경고: 가연성
TiCl4Sigma89545재료 경고: 부식성
타일존슨 타일
타일 커터DTADTA-310
TiO2 페이스트염료졸NR18-T-
티타늄 디이소프로폭사이드 비스(아세틸아세토네이트) (이소프로판올 75%)Aldrich325252재료 경고: 가연성
초음파 납땜 인두MBRUSS-9200
UV 경화 에폭시다이맥스425재료 경고: 자극성
UV 경화 시스템다이맥스BlueWave 50
UV 가시광선 분광 광도계Varian Cary1E
진공 큐벳맞춤형
맞춤형 진공 펌프로터리 백업 확산 펌프
물티슈Kimtech34120KCKimwipes
Xe 램프Energetiq LDLSTM EQ-1500백색광 소스
집 에서 작성되었습니다.

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. O'Regan, B., Grätzel, M. A low-cost, high-efficiency solar-cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. Nature. 353, 737-740 (1991).
  2. Grätzel, M. Photoelectrochemical cells. Nature. 414 (6861), 338-344 (2001).
  3. Hagfeldt, A., Boschloo, G., Sun, L., Kloo, L., Pettersson, H.

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재인쇄 및 허가

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D149

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