염료 감질 태양 전지

1. TiO₂ 페이스트 준비

1. 콜로이드 TiO₂ 분말 6 g을 질량으로 하여 박격포에 놓습니다.
2. TiO_2에2-3 mL의 식초를 조심스럽게 추가하고 균일 한 페이스트를 얻을 때까지 유봉으로 서스펜션을 연마하기 시작합니다. 연삭은 분말의 응집된 덩어리를 분해하는 역할을 합니다.
3. 식초를 계속 첨가하고, ~ 1mL 단위로 연삭하면서 최대 ~ 9mL의 총 부피를 추가하십시오. 각 첨가하기 전에, 페이스트의 일관성은 균일하고 덩어리가 없어야합니다. 마지막 페이스트는 두껍지만 너무 두껍지 않아 서 드롭퍼 병에서 압착할 수 없습니다.
4. 증류수 1mL에 접시 비누 1방울을 넣고 부드럽게 섞습니다.
5. TiO₂ 서스펜션에 접시 비누 용액을 넣고 부드럽게 섞어 거품을 일으키지 않도록 주의하십시오.
6. 서스펜션을 15분 동안 평형화할 수 있도록 허용합니다. 접시 비누는 계면 활성제 역할을하며, 서스펜션이 유리의 균일 한 필름으로 쉽게 퍼지도록 돕습니다.

2. 유리에 TiO_2의 증착

1. 두 개의 전도성 유리 슬라이드를 청소하십시오. 에탄올로 김스 와이프를 적어 두 개의 전도성 유리 슬라이드를 닦아 사용하십시오. 깨끗한 슬라이드를 신선한 김스와이프에 놓습니다.
2. 유리의 어느 쪽이 전도성인지 결정합니다. 옴에 멀티미터 세트를 사용하여, 둘 다 유리의 한쪽으로 연결합니다. 10에서 30 사이의 판독값이 관찰되면 Ω 전도성 측면입니다. 0의 판독값은 Ω 비전도성 측면을 나타냅니다.
3. 슬라이드를 마스크합니다. 전도성 측면이 있는 유리 슬라이드 1개를 위로, 다른 하나는 전도성 측면을 아래로 놓습니다. 슬라이드를 터치하리도록 조심스럽게 유지하면서 유리 슬라이드를 벤치 탑에 테이프로 표시합니다. 슬라이드의 네 면 중 3면에 테이프를 놓고 슬라이드의 5~8mm가 3면의 테이프로 덮여 있는지 확인합니다(그림4). 테이프를 단단히 눌러 기포가 없는지 확인합니다.
4. TiO₂ 페이스트를 적용합니다. 유리 막대를 사용하여 슬라이드의 마스크된 상단 가장자리에 얇은 페이스트 라인을 적용합니다. 유리 막대를 사용하여 슬라이드 길이아래로 페이스트를 조심스럽게 굴리고 백업합니다. 막대를 들어 올리지 않고 또는 균일 한 필름이 얻을 때까지이 모션 2-3배반복합니다.
   1. 필름이 균일하지 않은 경우, 단순히 김스 와이프로 닦아, 에탄올로 유리를 청소하고, 일단 건조하면 다시 시도합니다.
5. 필름이 약간 건조한 다음 유리에서 테이프를 조심스럽게 제거합니다. TiO₂ 필름의 슬라이드는 전도성 측면에 있어야 합니다. 다른 슬라이드를 청소하고 나중에 사용할 수 있습니다.
6. TiO₂ 필름을 아노닐. 450°C로 설정된 핫 플레이트에 슬라이드(TiO₂ 면 업)를 조심스럽게 배치합니다. TiO_2가 보라색/갈색으로 어두워지고 흰색을 되찾는 모습을 지켜보십시오. 이 시점에서 핫플레이트를 끄고 필름이 천천히 식힙니다. 슬라이드가 너무 빨리 냉각되면 균열되거나 부서질 수 있습니다.
7. 눈금자를 사용하면 필름으로 덮인 표면적을 측정하고 이 값을 기록합니다.

그림 4. 유리에 TiO_2의 증착.

3. 염료와 TiO₂ 필름 얼룩

1. 블랙베리, 라즈베리 또는 체리몇 개도 박격포에 넣고 페일로 분쇄합니다.
2. 커피 필터를 통해 페트리 접시에 솔루션을 필터링합니다. 주스에 몇 mL의 물을 추가해야 할 수도 있습니다.
3. 냉각된 TiO₂ 필름을 페트리 접시에 얼굴을 아래로 놓습니다. 어떤 TiO_2를긁지 않도록주의하십시오. 염료를 필름에 흡착하도록 허용합니다. 이 경우 몇 분 정도 걸릴 수 있습니다.
4. 필름이 완전히 코팅되면 (어두운 빨간색 또는 보라색이어야하고 흰색 반점이 없다), 집게로 슬라이드를 들어 올리고 (필름이 아닌 유리를 강하게조심하십시오), 물로 슬라이드를 헹구고 에탄올을 헹구십시오. 필름을 김와이프로 말리고 즉시 사용하십시오.
   1. 즉시 사용하지 않을 경우, pH 3-5의 아세트산을 함유한 페트리 접시에 필름을 보관하고 뚜껑으로 접시를 덮고 호일로 싸서 싸십시오.

4. 카운터 전극 준비

1. 다른 전도성 유리 슬라이드를 사용하여 2.1-2.2 단계를 따르십시오.
2. 전도성 측에 탄소 촉매를 적용합니다. 핀셋을 사용하여 번센 버너의 끝 위에 슬라이드, 전도성 측면을 누십시오. 그을음이 전체 표면에 수집되도록 슬라이드를 이동하지만, 더 이상 30 s. 슬라이드를 식히고 면봉으로 슬라이드의 한쪽을 따라 그을음을 닦으십시오.
   1. 또는 HB 연필을 사용하여 흑연으로 전체 전도성 표면을 덮습니다. 이것은 더 강력한 전극을 제공하지만, 덜 잘 수행 하나.

5. 태양 전지를 조립

1. 스테인드 필름을 말리십시오. 에탄올로 헹구고 김쩍이 시라. 필름을 두 번째 김스와이프로 부드럽게 얼룩. 필름은 전해질 용액에 영향을 미치지 않도록 건조해야 합니다.
2. 전극 필름 측을 위로 올려 놓고 탄소 코팅 전극을 부드럽게 위에 놓습니다(탄소 면아래). 두 전극의 노출된 면을 와이어로 클리핑할 수 있도록 슬라이드를 오프셋해야 합니다. 오프셋 유리에 인접한 측면에 두 개의 바인더 클립을 놓습니다.
3. 슬라이드의 한 가장자리를 따라 전해질 용액몇 방울을 놓고 바인더 클립을 번갈아 열또는 닫아 셀의 각 면을 조심스럽게 열또는 닫습니다. 스테인드 영역의 모든 전해질 용액과 접촉하고 있는지 확인하고 필요한 경우 5.2 단계를 반복하십시오.
4. 김 와이프와 에탄올을 사용하여 노출 된 영역에서 과도한 전해질을 닦아냅니다.
5. 악어 클립을 태양 전지의 두 노출된 측면에 고정합니다.

6. 셀 성능 측정

참고: 이상적으로는 이러한 측정을 외부에서 수행해야 합니다. 그러나 날씨가 허용되지 않으면 할로겐 램프를 사용하여 내부에서 수행 할 수 있습니다. 모든 측정은 동일한 조건에서 수행되도록 셀의 움직임없이 수행해야합니다.

1. TiO₂ 필름이 태양을 향해 향하도록 세포를 방향을 지정하고 세포 위에 폴리 카보네이트 커버를 놓으십시오. 이것은 UV 손상으로부터 세포를 보호합니다.
2. 음극(TiO_2-코팅유리)을 멀티미터의 음극와이어에 연결하고, 양극(C)을 멀티미터(도5)의양극 와이어에 연결한다.
3. 멀티미터를 볼트로 설정하고 전압을 측정합니다. 이것은 오픈 회로 전위(전류가 0인 최대 전압)입니다. 셀(손 또는 솔리드 오브젝트)을 덮어 전압이 감소하도록 합니다.
4. 멀티미터를 밀리머페레(mA)로 설정하고 최대 전류를 측정합니다. 이것은 단락 전류(제로 전압의 최대 전류)입니다. (손으로) 셀을 덮어 전류가 감소하는지 확인합니다.
5. 500-Ω 전동 전류계를 가변 부하로 사용하여 전체 전류 전압 곡선을 기록합니다.
   1. 전위도계의 잠재 도납을 중앙 탭으로 결정합니다. 이 리드를 사용하면 저항이 다양할 수 있습니다. 이렇게 하려면 다중계(ohms로 설정)를 전위도계의 두 리드에 연결하고 전위도계의 저항을 변화시다. 저항이 변경되는 경우 유의하십시오. 다른 두 개의 리드 조합으로 반복합니다. 저항의 변화는 세 가지 조합 중 두 가지에서 관찰되어야합니다. 변경 사항을 준 두 조합에서 사용된 리드는 중앙 탭이고 다른 두 개의 리드는 기능적으로 동일합니다.
   2. 그림 5(오른쪽)에 표시된 대로 회로를 어셈블합니다.
   3. 전위력계를 전체(또는 0) 저항으로 설정하고 전류와 전압을 기록합니다.
   4. 작은 증분에서 전위도계의 저항을 변경하고 전류와 전압을 주의하여 전위계의 전체 범위에 걸쳐 있는 몇 가지 점이 있습니다. 이러한 측정 중에 셀을 이동하지 않도록 하십시오. 현재가 변경되기 시작하면 많은 데이터 포인트를 수집해야 합니다. 일정할 때 데이터 요소가 적을 수록 얻을 수 있습니다.

그림 5. 회로 다이어그램은 개방 회로 전위 및 단락 전류(왼쪽, 단계 6.3 및 6.4)를 측정하고 I-V 곡선(오른쪽)을 기록합니다.