Name: 삼중 항 - 삼중 종말 최대 변환 시스템을 통합하면 하위 밴드 갭 빛에 염료 감응 형 태양 전지의 응답을 향상시키기 위해 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-09-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 26 s
Description: 배우세요 삼중-삼중 소멸 상향변환을 염료감응 태양전지에 통합하는 방법을. 저에너지 광자를 효율적으로 변환하여 태양광 변환 효율을 크게 향상시키는 기술입니다.

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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.

1 DSC 제작 1.1. 작업 전극의 제조 <ol><li> F의 청소 하나의 전체 시트 : 산화 주석이 코팅 된 유리 (2.3 mm × 110mm × 110mm, &lt;8 Ω / □) 세제를 탄 물을 초음파 순차적으로, 아세톤 그리고 마지막으로 에탄올 (10 분마다). </li><li> 산화 티타늄 아래의 단계에 따라 2의 조밀 한 층을 증착 : <ol><li> 핫 플레이트 (전도성면이 위로)에서 450 ° C에 압축 공기와 열 유리를 사용하여 건조 유리합니다. </li><li> 구 비율 : 1의 에탄올로 희석 티타늄 디 이소 비스 (아세틸 아세토 네이트) (이소프로판올 75 중량 %). </li><li> 유리판에 걸쳐 오 살포 ~ 100mm의 거리에서 가열 유리나 희석액을 스프레이. </li><li> 12 라운드 10 초 당 한 라운드 스프레이. </li><li> 핫 플레이트를 전환하기 전에, 추가로 5 분 동안 450 ° C에서 유리 보관하십시오. 핫 플레이트에 유리를두고 천천히 RT로 냉각 할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 에 유리를 배치스크린 프린터 테이블 (다시 한 번 도전면을 위로). 화면을 삽입하고 유리에 패턴을 맞 춥니 다. 화면으로 산화 티타늄이 페이스트를 추가하고 하나 또는 두 개의 층을 인쇄 할 수 있습니다. 이 층을 증착하는 경우, 인쇄 사이에 프린터에서 유리 플레이트를 분리 커버하고 후속 층을 인쇄 할 프린터로 돌아 가기 전에 10 분 동안 125 ° C에 다음 ~ 5 분 동안 열을 해결 할 수 있습니다. </li><li> 최종 인쇄되면 실행 전체 소결 프로그램이 구성되어 있습니다. 450에 다음 개최, 10 ° / 분에서 길게 11.7 ° / 분에서 길게 12.5 ° / 분에서 5 분 375 ° C에 다음 5 분, 325 ° C로 다음 10 분, 150 ° C에 전극을 가열 ° C 10.7 ° / 분, 30 분, 10 ° / 분에서 마지막으로 500 ° C를 유지, 15 분을 개최합니다. 이 후 RT로 천천히 냉각. </li><li> 가스켓 후 적용하기위한 인쇄 된 필름 주변에 충분한 공간이 보장하는 개인의 전극에 마스터 판을 잘라. 압축 공기를 사용하여 유리 파편을 제거합니다. </li><li> 20 mM의는 TiCl4에 전극을 담가 </서브&gt; 용액 (수성.), 느슨하게 덮어 예열 된 오븐 (30 분 동안 70 ° C)에서 장소 컨테이너입니다. Subsquently, 30 분 동안 500 ° C에서 한 번 더 철저하게 소결 전극을 씻는다. </li><li> 일단 0.5 mM의 염료 용액에 전극을 담가 아래 100 ° C로 냉각. tertbutanol :이 경우 사용 아세토 니트릴, D149 (1 : 1). </li><li> O 염색을 한 후 / N 전극을 제거하고 ~ 30 초 후 추가로 30 초 동안 앉아 수에 아세토 니트릴에 적극적으로 헹군다. 세정 화장실에서 전극을 철회하고 압축 공기로 건조. </li></ol> 1.2. 카운터 전극 제조 <ol><li> 2.3 mm의 F의 또 다른 시트를 잘라 : 산화 주석이 유리를 18.3 mm로 27.5 mm 조각 ×. </li><li> 물에 상대 전극을 담그고 구석에 작은 구멍을 드릴 (φ = 1mm, 각 모서리에서 2.5 mm) 작은 벤치 드릴에 장착 된 다이아몬드 팁 치과 버를 사용하여 충전 포트로 사용할 수 있습니다. </li><li> 섹션 1.1에 따라 청소 상대 전극0.1 </li><li> 전도성면을 위로하여 타일에 건조 카운터 전극과 장소. 백금산 용액 (H 2 PTCL 6, 에탄올에서 10 mM)을 한 방울을 적용하고 피펫의 끝 확산. 15 분 동안 예열 (400 ° C에서) 핫 플레이트 상에 배치 된 타일입니다. 이 후, 유리, 타일을 제거하고 벤치에 냉각 할 수 있습니다. </li></ol> 1.3. 반사판 <ol><li> 상대 전극 (섹션 1.2.2)과 동일한 기술을 사용하여, 27.5 mm × 18.3 mm에 비전 도성 2mm 유리의 조각을 잘라 긴 가장자리를 따라 인접한 모서리에 두 개의 구멍을 드릴. </li><li> 일단 상기와 동일한 프로토콜을 사용하여 유리 면도, (1.1.1) </li><li> 낮은 잔류 테이프를 사용하여, 삼면이 벤치에 깨끗하고 마른 유리 테이프입니다. 알 2 O 3 페이스트의 방울 (알 2 O 3 + 1 ㎖의 에탄올 콜로이드 0.3 μm의 알 2 O 3 입자를, 2 ml의 2.0 g)에 적용하고 유리막 다운 그린다. </li><li> 필름, 건조 테이프와 실리콘을 제거 할 수 있도록 허용30 분 동안 500 ° C에서 NTER 유리합니다. </li></ol> 1.4. 장치 조립 <ol><li> 핫멜트 접착제 가스켓이 배치를 잘라. 참고 : 첫 번째는, DSC를 들어, 25 μm의 두께이며 17mm × 8mm의 내부 크기와 21mm × 12mm 외부 크기를 가지고있다. 초, 상향 변환 챔버를 들어, 120 μm의 두께를 제공하기 위해 두 배로 60 μm의 가스켓 재료를 사용합니다. 접을 때,이 가스켓은 17mm × 21mm의 내부 크기와 25mm × 21mm 외부 크기를 가지고있다. </li><li> 충전 포트를 보장하는 액세스, 카운터 전극의 모서리에있는 첫번째 개스킷을 놓습니다. 인쇄 영역이 가스켓 내부 전체가되도록,이 이상 작동 전극을 배치하고, 좋은 밀봉을 구하십시오. </li><li> 핫 플레이트 (120 ° C)에이 어셈블리를 이동하고 가스켓을 적시 유리 표면으로 육안으로 관찰 할 수있다 가스켓 연화 및 용융 때까지 압력을 적용합니다. 어셈블리를 제거하고 냉각 할 수 있습니다. </li><li> 장소리플렉터 초 가스켓, 다시 한 번 보장 충전 포트가 적용되지 않습니다. 인쇄 된 영역이 인쇄 된 알루미나 반사기 바로 앞에되도록 상부에 배치 DSC. 압력을인가하면서 개스킷 섹션 1.4.3에서와 같이, 연화 따르는 반면까지 다시 한번 가열 장치. 이 어셈블리는 그림 1에 나타나있다. </li></ol> 1.5. 충치를 충전 <ol><li> 0.1 M LiI로, 0.6 M 1,2 - 디메틸-3-propylimidazolium 요오드화 메 톡시 프로 피오 니트릴 (methoxypropionitrile)에 0.05 M 요오드 전해액을 준비한다. </li><li> 대향 전극이 위쪽으로 향하도록 장착 된 진공 튜브 작은 플라스틱 용기에 장치를 배치했다. </li><li> 구멍을 통해 전해질 용액 위에 유리 조각의 방울을 넣어. 공동으로 전해질을 그릴 것이다, 해제하기 전에, DSC 공간에 공기를 추출하는 데 몇 초 동안 진공을 적용합니다. </li><li> 알루미늄 호일에 핫 멜트 가스켓 재료를 적층하여 씰을 준비합니다. 핫 플레이트, gask 이러한 남기기등 재료면을 위로. ~ 5 초간 가스켓 재에 대해 장치를 가압하여 밀봉 한 후, 완전히 대향 전극의 후방을 청소. </li><li> 팔라듐 염료 0.6 밀리미터를 용해하여 TTA-UC 솔루션을 준비 (tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)-6&#39;-amino-7&#39;-nitro-tetrakisquinoxalino[2,3-b&#39;7,8-b&#39;&#39;12,13-b&#39;&#39;&#39;17,18-b&#39;&#39;&#39;&#39;-porphyrinato) 팔라듐 (II))과 벤젠의 22 mM의 루 브렌. 철저하게 세 액체 질소 얼음 - 펌프 - 해동 사이클을 사용하여이 솔루션의 배기. </li><li> 글로브 박스 내부 모세관 힘을 통해 그릴 수 있도록, 백 캐비티에 TTA-UC 솔루션을 소개합니다. 전체되면, 다시 한번 철저하게 표면을 청소 및 알루미늄 백업 가스켓 재료의 또 다른 조각을 사용하여 밀봉. </li></ol> 2 측정 2.1. 전기 접점 <ol><li> 노출 F에 솔더를 적용 소닉 납땜하고 적절한 솔더를 사용하여 작업 및 카운터 전극의 산화 주석 2. </l난&gt; <li> 일반 솔더를 사용하여 양극에 전선과 음극을 연결합니다. </li><li> UV에게 가장자리를 열 경화형 에폭시를 적용합니다. NOTE : 이는 산소 침투 및 용매 증발에 대해 장치의 보조 밀봉 역할뿐만 아니라, 장치, 특히 와이어 부착의 견고성을 증가하도록 이루어진다. </li><li> 터미널 블록을 통해 개방형 BNC 케이블에 양극과 음극 와이어를 연결합니다. </li></ol> 2.2. IPCE 측정 설정 <ol><li> 도 2에 개략적으로 도시 된 설정을 사용하여, 셀 홀더 상으로 집적 장치를 탑재. </li><li> 조절 가능한 마운트를 통해 미러 (670) nm의 연속파 레이저 광 ( &#39;펌프광&#39;)와 집적 소자 (~ 2mm × 1mm)의 단면을 밝히는. </li><li> ( &#39;프로브 빔&#39;)가 간섭 성 준 단색 광 집적 TTA-UC DSC 밝히는는, 크세논 (Xe) 램프를 사용하여 생성 된 (405)의 nm 롱 패스 필터를 통해 먼저 통과 한 후 choppeR은 29 Hz에서, 단색, (~ 4 %의 빔 스플리터로 여기에 사용) 각진 유리 슬라이드 및 포물선 거울을 운영 휠. 입사는 프로빙 DSC 활성층 만 UC 층을 조명하지 않도록 각도로 펌프 빔과 흥분 UC 층에 의해 TTA-UC 층 배경 삼중 인구를 생성한다. </li><li> 조정 가능한 미러 마운트를 사용할 TTA-UC 층에 펌프와 프로브 빔을 맞 춥니 다. 이 다이나믹 신호 획득 장치, 전류 증폭기 및 실내 제어 소프트웨어를 이용하여 5 nm의 단위로 가시 스펙트럼을 가로 질러 스캐닝되기 때문에 프로브 생성 단락 전류를 측정한다. </li><li> 동시에 파워 미터 및 신호 획득 장치에 공급되는 아날로그 출력과 포토 다이오드와 유리 슬라이드로부터 반사 된 프로브 빔의 전력 변동을 기록한다. 소프트웨어의 프로브 변화에 의해 장치에서 J의 SC를 수정합니다. </li><li> 약간 조정 가능한 거울을 이용하여 펌프 빔 변위<html> 마운트가되도록 그 프로브 빔에 인접하는 소자의 활성층을 안타. 잘못 정렬 된 펌프와 프로브 빔 측정을 반복합니다. </li><li> 잡음 비율 더 나은 신호에 대해 동일한 위치에 정렬 및 오정렬 측정의 6 세트를 기록합니다. </li><li> 670 nm에서 알려진 전송으로 펌프 빔에 다른 중립적 인 밀도 필터를 배치하여 펌프 빔의 강도를 줄이고 강도의 범위 2.2.7에 2.2.4 단계를 반복합니다. </li><li> 활성 펌프 빔 소스없이 통합 장치 J의 SC를 측정한다. </li><li> 샘플의 위치에 배치하여, 포토 다이오드, 포토 다이오드에 의해 생성 된 전류의 관점에서 DSC에 프로브 입사 전력을 측정한다. </li><li> 투과 스펙트럼, T DSC를 얻었다 UV 가시 분광 광도계를 사용하여 제거 UC 챔버와 연구 장치의 송신을 측정한다. 참고 :이 교대로 단계 1.4과 1.5 사이에서 수행 할 수 있습니다. </li></ol>&quot;&gt; 2.3. 펌프 소스 특성 <ol><li> (AS 섹션 2.2.10 참조), 포토 다이오드와 파워 미터를 이용하여, 사용 된 각 필터링 조건 DSC 위치에서 펌프 빔 전력을 측정. </li><li> TTA 층 실험 동안에 어디에 동등한 위치에서 그리드 종이 위에 돌출 펌프 빔의 사진을. 카메라 검출기의 포화를 방지하기 위해 필요한 경우 심하게 된 빔을 감쇠. 펌프 자리의 크기를 결정하기 위해이 영상과 이미지 분석 소프트웨어를 사용합니다. </li></ol> 3 데이터 처리 3.1. 1 나노 증분에 대한 모든 데이터를 보간. 3.2. IPCE 결정 <ol><li> 프로브 광 다이오드 (I)에 의해 생성 된 전류로서 측정 능력과 전하 (Q)로부터 집적 소자에 도달하는 광자 플럭스 (φ)을 계산한다 : </li><li> 데비의 변환 된 전자 효율 셀 입사 광자 (IPCE 0)를 계산펌프 조명 및 프로브 플럭스없이 J SC의 측정에서 CE. </li><li> 펌프와 프로브 정렬 및 업 컨버터를 활성화에서 상대 향상을 얻을 잘못 정렬과 측정 사이의 비율을 가져 가라. </li><li> 태양열 집중 계수 결정 </li><li> σ, 흡수 단면으로 증감의 흡광 계수를 변환합니다. </li><li> 각 파장에서 태양 스펙트럼으로부터 DSC의 투과율 및 증감 제 (σ)를 광자 플럭스 밀도의 제품을 복용 한 후 합산하여 표준 AM1.5G 태양 스펙트럼 (k 값 φ)하에 증감 제의 여기 속도를 구하는 증감 Q-밴드 흡수 제품에 걸쳐, 통상적으로 600 내지 750 나노 미터이다. </li><li> 펌프 소스, 상이한 감광 필터와 펌프의 광자 플럭스 밀도의 힘과 스폿의 크기로부터 계산한다. 그런 다음 자속 밀도의 제품, DSC의 투과율 및 증감에 걸릴670 nm의 펌프가 구동 비율을 얻었다. </li><li> AM1.5G 조건 여진 레이트 펌프 구동 속도의 비로부터 태양열 집중 계수 (ʘ)를 계산한다. </li></ol> 3.3. 피팅 모델 및 공로 결정의 수치 <ol><li> 상대 강화 = 1 + 상수 × [(σ σ 프로브 × 펌프) / (σ 펌프 + σ 프로브)] × (T DSC / IPCE 0) 실험 개선 결과 상, σ 펌프와 σ 프로브의 모델에 맞는 펌프와 프로브 파장에 대한 단면이다; σ 펌프는 각각의 펌프 강도에 고정되어 σ 프로브는 파장에 따라 달라집니다. </li><li> IPCE UC 및 IPCE 공 및 태양 플럭스 densit의 차이에서 상향 변환 효과 (ΔJ SC)에서 얻은 J의 SC의 향상을 예측y를 입력합니다. </li><li> TTA-UC 낮은 여기 강도에서 전원 입력에 차 의존성을 가지고 있기 때문에, 태양 집중 계수의 제곱으로 ΔJ의 SC 정상화 FOM을 계산합니다. </li></ol>

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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...

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 </sup&gt;. 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 흡수 장치를 포함한다. 상기 발생 된 광을 수확하는 문제를 극복하기 위해서, 방법의 수는 수행되고있다. 이는 &#39;제 3 세대&#39;탠덤 구조 9, 10, 광자 업 컨버전 11-14의 팔 방법을 포함한다. 최근 11 우리는 시스템 통합 (TTA-UC) 업 변환 기반의 삼중 항 - 삼중 소멸와 DSC의 작업 및 카운터 전극으로 구성된 통합 장치를보고구조. 이 TTA-UC 소자 활성층 투과 적색광을 수확하고 화학적 DSC의 능동 층에 의해 흡수 될 수있는 고 에너지 광자 (아래에서 상세히 설명 됨)으로 변환하고 광전류를 생성 할 수 있었다. 이 시스템에 대해 주목해야 할 두 가지 중요한 포인트가 있습니다. 첫째, TTA-UC 다른 광자 상향 변환 시스템 (11)에 비해 많은 잠재 장점이 있습니다; 둘째로는 그 시점에 TTA-UC 문학에서 위로 부족했다 TTA-UC의 통합을위한 실현 가능한 아키텍처 (원리 증명)을 보여줍니다. TTA-UC 15-24의 프로세스 장치 발병 에너지 이하의 에너지를 가진 광에 의해,이 경우의 Pd 포르피린에서 &#39;증감 제 &quot;분자의 자극을 포함한다. 단일 항-흥분 증감은 가장 낮은 에너지 삼중 상태에 대한 신속한 간 횡단을받을. 그들은 그곳에서부터 접지 상태 트리플렛 수용성 &#39;터 &amp; #에 에너지를 전달할 수8217; 예컨대 루 브렌과 같은 종만큼 전송은 자유 에너지 (25)에 의해 허용되는 바와 같이. 루 브렌의 제 삼중 항 상태 (T 1)이 삼중 항 여기 된 rubrenes의 만남 착체가 몰살 수 있음을 의미 첫 흥분 중항 상태 (S 1) 그러나 T (2)의 절반 이하의 에너지의 절반의 에너지보다 크다 상당히 높은 확률로 일 중항 여기 에미 분자 (및 바닥 상태에서 다른)을 수득 하였다. 다른 주, 통계적 예측은 가능성이 가장 높은 루 브렌 26 정력적으로 액세스 할 수 없습니다. 중항 여기 루 브렌 분자는 DSC의 작동 전극에 염료를 자극하기에 충분한 에너지 (형광 당) 광자를 방출 할 수있다. 이 처리는 애니메이션 1에 도시된다. TTA-UC 그것을 COU위한 매력적인 옵션을 만들고, 이러한 넓은 범위의 흡수 및 간섭 특성 (27), UC (28)와 같은 다른 시스템에 비해 많은 장점을 제공한다(OPV뿐만 아니라)와 DSC 링. TTA-UC는 상대적으로 낮은 조명 강도에 및 확산 조명 조건에서 작동하는 입증되었다. DSC 및 OPV 모두 낮은 조명 강도 정권에서 가장 효율적입니다. 솔라 농도는 비싸고 높은 효율, 고비용 장치에만 정당하다. 저 강도 조명 조건 TTA-UC 시스템을 비교적 높은 성능이 작용 종과 접촉하기 위해 확산 할 수있는 수명이 긴 삼중 항 상태로 콘서트 강한 넓은 흡수 밴드와 증감 발색단을 포함하는 프로세스에 기인 . 또한, TTA-UC는 운동 공부 (26)로부터 높은 효율을 극한 밝혀졌다. TTA-UC 낮은 빛의 세기로 작동하지만, (적어도 낮은 광도에서) 입사광의 강도와 방출되는 빛 사이의 차의 관계는 여전히 존재한다. 이 프로세스의 이분자 활동에 기인한다. 계정이 다른 그룹에 의해보고 된 다양한 실험 조건 (특히 빛의 강도)에 대한 메리트 (FOM) 시스템의 그​​림은 미터로 상향 변환에 의해 제공되는 성능 향상을 채용해야한다. 이 FOM이 ΔJ SC가와 ʘ (일반적으로 캐리어의 상향 효과 및없이 효율성, IPCE를 충전하기 위해 사건 광자의 통합에 의해 결정) 단락 전류의 증가입니다 ΔJ의 SC / ʘ로 정의 된 것은 효과적인 태양이다 이 농도가 29 (해당 영역의 광자 플럭스에 기초한, 즉 증감 제의 Q-밴드 흡수이다). 여기서, 통합 DSC-TTA-UC 장치를 제조하고 정확하게 특성화하기위한 프로토콜은 장치 테스트에서 잠재적 인 함정에 특별한주의를 지불보고됩니다. 이것이이 분야에서 추가 작업을위한 기반으로 활용 될 것으로 기대된다.

<table><tbody><tr><td>(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))</td><td></td> <td>집 안의</td> 집 <td>Chem. Commun., 4851&ndash; 4853 (2007)</td></tr> <tr><td>1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide</td><td>Solaronix</td><td>33150</td><td>재료 경고 : 자극성</td></tr><tr><td>405 nm 장거리 통과 필터</td><td>Semrock</td><td>BLP01-405R-25-670</td><td></td></tr> <tr><td>nm 레이저</td><td>Thorlabs</td><td>LDS5 + CPS198-Acetone</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Chemsupply</td><td>AA008-20L-P</td><td>재료 경고 : 가연성</td></tr><tr><td>Acetonitrile</td><td>Sigma</td><td>271004</td><td>재료 경고 : 가연성</td></tr><tr><td>알루미나</td><td>Alfa Aesar</td><td>12733</td><td></td></tr><tr><td>알루미나</td><td>Leeco</td><td>810-782</td><td></td></tr><tr><td>다시 충전 챔버</td><td>Sistema</td><td>1303</td><td>Klip it round, modified</td></tr><tr><td>Benzene</td><td>Scharlau</td><td>BE0033</td><td>재료 경고 : 독성</td></tr><tr><td>BNC 케이블</td><td>Jaycar</td><td>RG- 59U</td><td></td></tr><tr><td>Cerasolzer</td><td>MBR</td><td>CS186</td><td></td></tr><tr><td>초퍼 휠</td><td>Thorlabs</td><td>MC1000A</td><td></td></tr><tr><td>제어 소프트웨어는</td><td>사내에서</td><td></td><td>작성 LabVIEW</td></tr><tr><td>전류 증폭기</td><td>Standford Research</td>에서 작성되었습니다.<td>SR 570</td><td></td></tr><tr><td>D149 염료</td><td>1m</td><td>OSO149</td><td></td></tr><tr><td>치과 버</td><td>우선 치과 용품</td><td>835.104.008</td><td></td></tr><tr><td>세제</td><td>Palmolive</td><td>Original</td><td></td></tr><tr><td>Diamond wheel</td><td>Frameco</td><td>14220</td><td></td></tr><tr><td>Drill</td><td>Dremmel</td><td>220</td><td></td></tr><tr><td>Dynamic dignal acquisition device</td><td>National Instruments</td><td>USB-4431</td><td>아날로그-디지털</td></tr><tr><td>에탄올</td><td>Univar</td><td>214</td><td>재료 경고: 가연성</td></tr><tr><td>글로브박스</td><td>IT 시스템</td><td></td><td></td></tr><tr><td>H2PtCl6</td><td>Sigma</td><td>334472</td><td>재료 경고: 부식성</td></tr><tr><td>핫멜트 접착제 개스킷</td><td>Solaronix</td><td>Meltronic 1170-25</td><td>Surlyn</td></tr><tr><td>핫멜트 접착제 개스킷</td><td>Solaronix</td><td>Meltronix 1170-60</td><td>Surlyn</td></tr><tr><td>Hotplate</td><td>Harry Gestigkeit</td><td>PR 5 3T / PZ28-3T</td><td></td></tr><tr><td>Hotplate</td><td>IKA</td><td>RCT 기본</td><td></td></tr><tr><td>이미지 분석 소프트웨어</td><td>National Institutes for Health</td><td>Image-J</td><td></td></tr><tr><td>요오드</td><td>시그마</td><td>326143</td><td>재료 경고 : 부식성</td></tr><tr><td>레이저 조각사</td><td>범용 레이저 시스템</td><td>PLS6WM</td><td></td></tr><tr><td>액체 질소</td><td>공기 액체 리튬</td><td></td><td></td></tr><tr><td>요오드</td><td>Aldrich</td><td>518018</td><td>재료 경고: 독성</td></tr><tr><td>메톡시프로피오니트릴</td><td>Sigma</td><td>65290</td><td>재료 경고: 가연성</td></tr><tr><td>거울</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-P01</td><td></td></tr><tr><td>거울 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>KM100</td><td></td></tr><tr><td>모노크로메이터</td><td>스펙트럼 제품&nbsp;</td><td>CM110</td><td></td></tr><tr><td>중립 밀도 필터</td><td>Edmund Industrial Optics</td><td>64-352</td><td></td></tr><tr><td>포물선 거울</td><td>Newport</td><td>50329AL, 50338AL</td><td></td></tr><tr><td>포토다이오드</td><td>Newport</td><td>918D-UV-OD3</td><td></td></tr><tr><td>파워 미터</td><td>Newport</td><td>1936-C</td><td></td></tr><tr><td>Rubrene</td><td>Sigma</td><td>551112</td><td></td></tr><tr><td>반자동 스크린 프린터</td><td>Keywell</td><td>KY-500FH</td><td></td></tr><tr><td>스프레이 열분해기</td><td>Glaskeller</td><td></td><td></td></tr><tr><td>테이프</td><td>3M</td><td>매직 테이프</td><td></td></tr><tr><td>단자대</td><td>Jaycar</td><td>HM3194</td><td></td></tr><tr><td>tert-Butanol</td><td>Sigma</td><td>360538</td><td>재료 경고: 가연성</td></tr><tr><td>TiCl4</td><td>Sigma</td><td>89545</td><td>재료 경고: 부식성</td></tr><tr><td>타일</td><td>존슨 타일</td><td></td><td></td></tr><tr><td>타일 커터</td><td>DTA</td><td>DTA-310</td><td></td></tr><tr><td>TiO2 페이스트</td><td>염료졸</td><td>NR18-T</td><td>-</td></tr><tr><td>티타늄 디이소프로폭사이드 비스(아세틸아세토네이트) (이소프로판올 75%)</td><td>Aldrich</td><td>325252</td><td>재료 경고: 가연성</td></tr><tr><td>초음파 납땜 인두</td><td>MBR</td><td>USS-9200</td><td></td></tr><tr><td>UV 경화 에폭시</td><td>다이맥스</td><td>425</td><td>재료 경고: 자극성</td></tr><tr><td>UV 경화 시스템</td><td>다이맥스</td><td>BlueWave 50</td><td></td></tr><tr><td>UV 가시광선 분광 광도계</td><td>Varian Cary</td><td>1E</td><td></td></tr><tr><td>진공 큐벳</td><td>맞춤형</td><td></td><td></td></tr><tr><td>맞춤형 진공 펌프</td><td></td><td>로터리 백업 확산 펌프</td><td></td></tr><tr><td>물티슈</td><td>Kimtech</td><td>34120KC</td><td>Kimwipes</td></tr><tr><td>Xe 램프</td><td>Energetiq&nbsp;</td><td>LDLSTM EQ-1500</td><td>백색광 소스</td></tr></tbody></table>

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

Integrating a Triplet-triplet Annihilation Up-conversion System to Enhance Dye-sensitized Solar Cell Response to Sub-bandgap Light

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.

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...

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.

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents ...

이 절차의 전반적인 목표는 기능적 상향 변환, 감작 된 태양 전지를 생산하고 특성화하는 것입니다. 이것은 먼저 이중 챔버 어셈블리가 있는 태양 전지를 생성함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 챔버를 각각 전해질과 상향 변환 용액으로 채우는 것입니다.다음으로, 펌프 광원을 사용하여 장치 입사 광자에 대한 전류 효율을 측정합니다. 마지막 단계는 결과를 모델링하고 데이터를 사용하여 상향 전환 효과가 실제인지 확인하는 것입니다. 궁극적으로 이 실험은 성능 지수를 사용하여 다른 상향 변환 장치와 비교할 수 있습니다.이전에 보고된 장치와 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 완전히 통합된 장치를 제공한다는 것입니다. 이 방법은 액체 업 컨버터가 표준 태양광 장치에 통합될 수 있음을 보여줍니다. 이 방법의 ization 측면을 통해 상향 변환 효과를 기반으로 한 휠 대 아티팩트에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.이는 다른 시스템, 특히 상향 변환 및 향상된 사진 촬영에 적용할 수 있습니다. 우리는 경사 펌프 빔 기술을 개발했습니다. 모델 시스템이 데이터와 일치하지 않는다는 것을 알게 되면 첫 번째 단계는 깨끗한 불소, 도핑된 산화주석 코팅 유리 전체 시트를 사용하여 작동 전극을 준비하는 것입니다.시트는 110mm 정사각형과 2.3mm 두께를 측정하여 시트에 조밀한 산화티타늄 층을 증착해야 합니다. 전도성이 있는 면이 위로 향하게 하여 열판에 건조 시트를 놓습니다. 유리가 가열될 준비가 되면 유리를 섭씨 450도까지 가열합니다.스프레이 용기에 티타늄 염료, isop prop oxide, bis, 아세틸 아세테이트 및 에탄올의 1-9 가지 용액. 유리가 섭씨 450도에 도달하면 약 100mm 거리에서 용액을 표면에 5회 분사합니다. 10초마다 이 작업을 총 12라운드 동안 반복합니다.유리를 섭씨 450도에서 5분 더 유지합니다. 그런 다음 핫 플레이트에서 실온으로 천천히 식히십시오. 냉각되면 유리 전도성 부위를 스크린 프린터 테이블 위에 놓고 이산화티타늄 페이스트를 사용하여 표시된 패턴의 한 층을 인쇄합니다.센터링 후 마스터 플레이트를 개별 전극으로 자릅니다. 전극은 인쇄된 필름 주위에 충분한 공간이 있어야 합니다. 개스킷의 최신 버전을 위해 20 밀리 몰 티타늄 테트라 클로라이드 용액을 준비하십시오.전극을 담그고 섭씨 70도로 예열된 오븐에 넣습니다. 전극을 복구하고 철저히 세척한 후 30분 동안 섭씨 500도의 중앙에 놓습니다. 그런 다음 천천히 식히십시오.이 경우 0.5 밀리몰 염료 용액을 준비하고, 니트릴과 투르 부탄올의 일대일 혼합물에 D1 49를 준비합니다. 전극이 섭씨 110도 이하로 냉각되면 염료 용액에 담그고 밤새 그대로 두십시오. 최소 8시간 후에 염료에서 전극을 제거하고 아세틸 니트릴로 철저히 헹굽니다.압축 공기로 건조하기 전에 2.3mm 두께의 불소 도핑된 산화주석 코팅 유리를 사용하여 카운터 전극을 준비합니다. 18.3mm x 27.5mm 조각으로 잘라 각각에 충전 포트를 만듭니다. 드릴링하기 전에 작은 벤치 드릴에 다이아몬드 팁 치과 버를 사용하고 각 카운터 전극을 물에 담그십시오.그런 다음 모서리에 작은 구멍을 부분적으로 뚫습니다. 조각을 뒤집어 구멍을 완성하십시오. 카운터 전극을 세척하고 건조시킨 후 전도면이 위로 향하게 하여 타일 위에 놓습니다.플라트산 용액 한 방울을 바르고 피펫 끝으로 펴 바릅니다. 예열된 섭씨 400도 핫플레이트에 타일을 15분 동안 놓습니다. 이제 반사경이 2mm 두께의 비전도성 유리를 사용하도록 설정합니다.18.3mm x 27.5mm 크기로 자르고 조각의 긴 가장자리를 따라 인접한 모서리에 두 개의 구멍을 뚫습니다. 유리를 청소하고 건조시킨 후 잔류량이 적은 테이프를 사용하여 3면의 벤치에 부착합니다. 유리잔을 제자리에 놓고 산화알루미늄 페이스트 한 방울을 바릅니다.그런 다음 유리 막대로 페이스트를 아래로 그립니다. 필름이 마르면 테이프를 제거하고 섭씨 500도에서 30분 동안 중앙에 놓습니다. 핫멜트 접착 개스킷 두 배치를 준비하여 장치 조립을 시작합니다.한 배치는 둔감해진 태양 전지용이며 두께는 25마이크로미터입니다. 다른 배치는 상향 변환 챔버용이며 두께가 120마이크로미터입니다. 카운터 전극의 모서리에 태양 전지 개스킷을 놓은 후 충전 포트는 접근 가능한 상태로 유지되어야 합니다.다음으로 인쇄 영역이 개스킷 내부에 완전히 들어가도록 작업 전극을 이 위에 놓습니다. 좋은 인장을 얻으십시오. 어셈블리를 섭씨 120도의 핫 플레이트로 이동합니다.개스킷이 부드러워지고 녹을 때까지 압력을 가하십시오. 그런 일이 발생하면 핫 플레이트에서 어셈블리를 제거하고 냉각시키십시오. 시원하다. 두 번째 개스킷을 반사경에 놓고 충전 포트가 덮여 있지 않은지 확인합니다.다음으로, 둔감해진 태양 전지를 인쇄된 Illumina 반사판 바로 앞에 인쇄된 영역과 함께 맨 위에 놓습니다. 개스킷이 부드러워지고 접착될 때까지 압력을 가하면서 열판에서 장치를 가열합니다. 다음 단계에서는 카운터 전극이 위를 향하도록 전해질 용액을 준비합니다.진공관이 부착된 작은 플라스틱 용기에 장치를 넣습니다. 카운터 전극의 구멍 위에 전해질 용액 한 방울을 떨어뜨립니다. 다음으로 그 위에 유리 조각을 놓습니다.용기를 밀봉하고 몇 초 동안 진공 청소기를 적용합니다. 둔감해진 태양 전지 공동으로 전해질을 끌어들입니다. 알루미늄 호일에 적층된 개스킷 재료로 씰을 생산하고 섭씨 120도의 핫 플레이트에 놓습니다.개스킷 재료가 위로 향하게 합니다. 카운터 전극의 뒷면을 청소한 후 약 5초 동안 개스킷 재료에 대해 장치를 철저히 눌러 씰이 만들어진 씰을 만듭니다. 어셈블리를 글로브 박스로 옮깁니다.트리플릿 트리플릿 소멸 업 변환 솔루션을 백 캐비티에 도입했습니다. 가득 차면 표면을 청소하고 글로브 박스 외부에서 작동하는 알루미늄 백업 개스킷 재료로 밀봉합니다. 다음 단계는 소닉 납땜 인두로 전기 접점을 만드는 것입니다.작동 상대 전극의 노출된 전도성 코팅에 유리와 함께 사용하기에 적합한 땜납을 바르십시오. 그런 다음 일반 땜납을 적용하여 양극과 음극에 전선을 연결합니다. 여기에서 양극선과 음극선이 모두 장치에 부착되었습니다.추가 캡슐화를 위해 UV 경화 에폭시를 장치의 열린 가장자리에 도포합니다. 에폭시가 경화되면 단자대를 통해 양극과 음극선을 개방형 BNC 케이블에 연결합니다. 이제 장치가 측정 프로토콜을 사용할 준비가 되었습니다.장치 효율을 측정하기 위한 실험 설정이 이 회로도에 설명되어 있습니다. 측정에는 두 개의 광원이 포함됩니다. 하나는 670나노미터 연속파 레이저 빔입니다.펌프 빔, 두 번째 소스는 크세논 램프에 의해 생성된 일관되지 않은 준 단색 프로브 빔입니다. 레이저 빔은 중성 밀도 필터를 통과하여 샘플 홀더에 있는 장치에 반사됩니다. 램프 출력은 405나노미터의 장역 통과 필터와 29Hz에서 작동하는 초퍼 휠을 통과합니다.그런 다음 모노크로메이터와 4% 빔 스플리터를 통과합니다. 빔 스플리터의 한 출력은 프로브 빔의 전력 변화를 기록하기 위해 포토 다이오드로 이동합니다. 다른 하나는 장치에 반사되어 샘플 홀더에 장치를 장착하고 실험을 위해 빔을 조정합니다.이 장치 표현은 광원이 어떻게 사용되는지 보여줍니다. 펌프 빔을 장치에 비추어 상향 변환 레이어만 비추는 각도로 입사하도록 합니다. 프로브 빔을 정렬하여 탈감작된 세포 활성층을 통과하고 삼중항 소멸 상향 변환 층의 펌프와 교차합니다.다이나믹 신호 수집 장치와 전류 증폭기를 사용하십시오. 장치의 단락 전류를 측정합니다. 사진 DDE의 출력을 사용하여 태양 전지 전류 밀도 측정을 수정합니다.가시 스펙트럼을 가로질러 5나노미터 단위로 prob 빔을 스캔하여 측정합니다. 펌프 빔과 프로브 빔을 모두 사용하여 측정한 후 펌프 빔 소스를 끄고 통합 장치 전류 밀도를 측정합니다. 이 작업이 완료되면 실험을 재구성하여 장치에서 입사하는 프로브 빔 전력을 찾습니다.장치를 제거하고 포토 다이오드를 샘플 위치에 배치하여 프로브에서 생성된 전류를 측정하여 이를 수행합니다. 첫 번째 측정은 둔감해진 셀의 레이저 바이어스를 피하기 위해 프로브 빔보다 더 큰 각도로 상향 변환 층에 도달하도록 조정된 펌프 빔으로 수행되었습니다. 파장의 함수로서 전류 효율 향상에 대한 입사 광자의 이 플롯은 향상이 상당한 바이어스 없이 발생한다는 것을 보여줍니다.삽입은 원시 응답에서 정규화된 이득을 제공합니다. 전류의 차이는 675나노미터에서 감광기의 흡수 피크를 반영하며, 그렇지 않으면 잡음에 의해 손실됩니다. 전반적으로, 데이터는 현재 효율성에 대한 입사 광자 모델과 유리하게 비교됩니다.다른 측정은 펌프와 프로브 빔으로 이루어졌으며, 둘 다 둔감해진 셀을 통과했습니다. 이 경우 삽입에서 상당한 효율성 향상이 있습니다. 감광제의 효과는 675나노미터에서 더 이상 보이지 않습니다.빔의 공통 경로는 전체 가시 스펙트럼에 걸쳐 성능을 향상시키는 것으로 보이며 레이저 바이어스의 효과를 테스트하기 위해 레이저 바이어싱을 제안합니다. 세 번째 측정 세트는 상향 변환 챔버가 비어 있는 통합 장치를 사용하여 이루어졌지만 그 외에는 처음 두 측정에 사용된 것과 유사합니다. 이 경우, 바이어스 효과는 레이저 광이 장치로 다시 반사되기 때문에 더 중요한 것으로 보입니다.이러한 절차를 수행하는 동안 수집하는 데이터에 대해 비판적이어야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 벤젠은 유해 물질이므로 취급 시 적절한 모든 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오. 이 비디오를 시청한 후에는 완전히 통합된 상향 변환 지원 DSC를 구성하고 특성화할 수 있어야 합니다.이 기술을 사용하면 업 컨버터가 통합된 DSC를 공정하게 비교할 수 있습니다.

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연구

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