Methodenartikel

De integratie van een Drietal-triplet Annihilation Up-conversie systeem om Dye-zonnecel Response to Sub-bandgap Light Enhance

DOI:

10.3791/52028

⸱

12 september 2014

 ,  ,  ,  , 
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

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een geïntegreerd apparaat, voorzien van een kleurstof zonnecel en triplet-triplet annihilatie up-conversie-eenheid werd geproduceerd, bieden verbeterde licht oogsten, uit een breder deel van het zonnespectrum. Onder bescheiden bestraling niveaus een aanzienlijk verbeterde respons op lage energie fotonen werd aangetoond, wat een recordcijfer van verdienste voor-kleurstof zonnecellen.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De slechte respons van kleurstof zonnecellen (DSC's) naar rood en infrarood licht is een belangrijke belemmering voor de realisatie van hogere fotostromen en dus hogere rendementen. Foton up-conversie door middel van een triplet-triplet annihilatie (TTA-UC) is een aantrekkelijke techniek voor het gebruik van deze anders verloren lage energie fotonen photocurrent produceren, terwijl het niet interfereren met de photoanodic prestaties in een schadelijke manier. Naar aanleiding van deze, TTA-UC heeft een aantal kenmerken, onderscheiden van andere gemeld foton up-conversie technologieën, waardoor het bijzonder geschikt voor het koppelen met de DSC-technologie maakt. In dit werk, een bewezen hoogwaardige TTA-UC, omvattende een palladium porfyrine sensibilisator en rubreen emitter, gecombineerd met een hoge prestatie DSC (met behulp van de organische kleurstof D149) in een geïntegreerd apparaat. Het apparaat geeft een verbeterde respons op sub-bandgap licht over de absorptie bereik van de TTA-UC sub-eenheid resulteert in de hoogste figuur van verdienste voor het up-conversie bijgestaan ​​DSC prestaties tot nu toe.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

-Kleurstof zonnecellen (DSC's) zijn uitgeroepen als een veelbelovend concept in betaalbare zonne-energie verzamelen 1-3. Desondanks enthousiasme wijdverspreide commercialisering nog plaatsvinden. Een aantal redenen naar voren gebracht voor dit, met een dringende kwestie zijn de relatief hoge energie van de opname ontstaan, het beperken van het haalbare licht oogsten efficiëntie van deze apparaten 4. Hoewel dit kan worden overwonnen, het verlagen van de absorptie onset typisch gepaard met een daling van de nullastspanning die onevenredig erodeert elke winst in stroomdichtheid 5, 6.

De algemene werking van DSC omvat elektronoverdracht van een geëxciteerde kleurstof een halfgeleider (typisch TiO2), gevolgd door de regeneratie van de geoxideerde kleurstof door een redox mediator. Beide werkwijzen blijken belangrijke drijvende krachten (potentiële) om verder te gaan met hoge efficiency 7 vereisen . Met zo'n groot inherent verliezen, wordt het duidelijk dat de optimale absorptie ontstaan ​​voor deze apparaten is redelijk hoog in energie. Soortgelijke problemen bestaan ​​voor organische zonnecellen (OPV), als gevolg van opnieuw de grote chemische drijvende krachten die nodig zijn voor een effectieve lading scheiding. Dienovereenkomstig voorspellingen van de bovenste zonne-to-elektrische conversie-efficiëntie grenzen aan enkele knooppunt apparaten op basis van deze beide technologieën te betrekken dempers met brede (effectieve) band 4 openingen.

Om het licht harvesting probleem hierboven gesteld overwinnen, hebben een aantal benaderingen genomen. Dit geldt ook voor de 'derde generatie' 8 benaderingen van tandem structuren 9, 10 en foton upconversion 11-14.

Onlangs 11 meldde we een geïntegreerd apparaat bestaat uit een DSC werken en contra-elektrode, met een triplet-triplet vernietiging gebaseerde up-conversie (TTA-UC)-systeem ingebouwd inde structuur. Dit element TTA-UC kon rood licht dat door de actieve laag oogsten en chemisch omzetten (zoals hieronder in detail beschreven) om hogere energie fotonen die kunnen worden opgenomen door de actieve laag van de DSC en het genereren fotostroom. Er zijn twee belangrijke punten op te merken over dit systeem. Ten eerste, TTA-UC heeft vele potentiële voordelen ten opzichte van andere foton up-conversie systemen 11; ten tweede toont een haalbare architectuur (proof-of-principle) voor de integratie van TTA-UC, die had ontbroken van de TTA-UC literatuur tot op dat moment.

Werkwijze TTA-UC 15-24 omvat de excitatie van 'sensibilisator' molecules, in casu Pd porfyrines, door licht energie onder het toestel onset energie. De singlet-enthousiast sensitizers ondergaan snelle intersystem oversteek naar de laagste energie-triplet toestand. Van daaruit kunnen ze de energie over te dragen aan een grond-state-triplet accepteren van 'zender & #8217; soorten zoals rubreen, zolang de overdracht toegestaan ​​door vrije energie 25. De eerste triplet toestand van rubreen (T1) groter is dan de helft van de energie van de eerste aangeslagen singlet toestand (S1), maar minder dan de helft van de energie van T2, waardoor steeds ontmoetingscomplex twee triplet-aangeslagen rubrenes kan vernietigen om geven een singlet aangeslagen emitter molecule (en de andere in de grondtoestand) met een vrij hoge waarschijnlijkheid. Andere staten, statistisch voorspeld, zijn het meest waarschijnlijk energetisch ontoegankelijk voor rubreen 26. De singlet aangeslagen rubreen molecule kan vervolgens uitzenden een foton (volgens fluorescentie) met voldoende energie om de kleurstof te wekken op de werkelektrode van de DSC. Dit proces wordt getoond in Animatie 1.

TTA-UC biedt een aantal voordelen ten opzichte van andere UC systemen, zoals een breed absorptiespectrum en onsamenhangend natuur 27, 28, waardoor het een aantrekkelijke optie voor couPling met DSC (evenals OPV). TTA-UC is aangetoond werken bij relatief lage lichtintensiteiten en in diffuus licht. Zowel DSC en OPV zijn het meest efficiënt in het lage licht regime intensiteit. Zonne-concentratie is duur en alleen te rechtvaardigen voor een hoge efficiëntie, hoge kosten apparaten. De relatief hoge prestaties van TTA-UC-systemen in een lage intensiteit lichtomstandigheden is toe te schrijven aan het proces waarbij sensibiliserend chromoforen met een sterke, brede absorptie bands in concert met langlevende triplet toestanden die in staat zijn te diffunderen in orde zijn in contact met de interactie soorten komen . Daarnaast heeft TTA-UC bleken hoge intrinsieke efficiëntie van een kinetische studie 26.

Hoewel TTA-UC werkt bij lage lichtintensiteit, er nog steeds een kwadratische relatie tussen invallende lichtintensiteit en uitgezonden licht (althans bij lage lichtintensiteiten). Dit komt door de bimoleculaire aard van het proces. Om rekening te houdenvoor deze en de gevarieerde experimentele omstandigheden (in het bijzonder de lichtintensiteit) gerapporteerd door verschillende groepen, moet een cijfer van verdienste (FOM)-systeem worden gebruikt om te meten de verbetering van de prestaties die door up-conversie. Deze FoM is gedefinieerd als ΔJ SC / ʘ, waar ΔJ SC is de stijging van de kortsluitstroom (meestal bepaald door integratie van de Incident Photon aan Vervoerder Efficiency, Ipce, met en zonder de up-conversie effect opladen) en ʘ is de effectieve zonne- concentratie (gebaseerd op de foton flux in de relevante regio, dat de Q-band opname van de sensibilisator) 2 29.

Hierin is een protocol voor het produceren en correct karakteriseren een geïntegreerde DSC-TTA-UC-apparaat gemeld, met speciale aandacht voor mogelijke valkuilen bij het testen apparaat. Het is te hopen dat dit zal dienen als basis voor verdere werkzaamheden op dit gebied.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1 DSC Fabrication

1.1. Werken elektrode Voorbereiding

  1. Schoon een heel vel van F: Sno2 gecoat glas (110 mm × 110 mm × 2,3 mm, <8 Ω / □) door sonicatie opeenvolgend in een sopje, dan aceton en tenslotte ethanol (10 min elk).
  2. Stort een dichte laag van TiO 2 van de volgende stappen:
    1. Droog glas met perslucht en warmte glas 450 ° C op verwarmingsplaat (geleidende omhoog).
    2. Verdun titanium diisopropoxide bis (acetylacetonaat) (75 gew% in isopropanol) met ethanol in een 1: 9 verhouding.
    3. Spuit de verdunde oplossing op verwarmd glas op een afstand van ~ 100 mm, met vijf sprays over de glasplaat.
    4. Spray een ronde per 10 sec voor 12 ronden.
    5. Houd glas bij 450 ° C nog eens 5 min vóór het uitschakelen van de kookzone. Laat het glas op kookplaat en laat het langzaam afkoelen tot kamertemperatuur.
  3. Plaats het glas ophet scherm printer tafel (wederom geleidende kant boven). Steek scherm en lijn patroon op glas. Voeg TiO 2 plakken om het scherm en afdrukken van een of twee lagen. Als het deponeren van twee lagen, te verwijderen glasplaat van de printer tussen prints, dekken en te regelen voor ~ 5 min, daarna hitte tot 125 ° C gedurende 10 minuten alvorens terug te keren naar de printer om een ​​volgende laag te drukken.
  4. Zodra de uiteindelijke afdruk wordt gemaakt run een volledige sinter programma. Verwarm de elektroden 150 ° C 12,5 ° / min en 10 min, daarna tot 325 ° C op 11.7 ° / min en 5 min, daarna tot 375 ° C bij 10 ° / min en 5 min, daarna 450 ° C op 10.7 ° / min en 30 min en tenslotte tot 500 ° C bij 10 ° / min en 15 min. Langzaam afkoelen tot kamertemperatuur na deze.
  5. Snijd de hoofdplaat in afzonderlijke elektroden zodat er voldoende ruimte rond het bedrukte folie voor de pakking na te passen. Verwijder eventuele glasscherven met perslucht.
  6. Dompel de elektroden in een 20 mM TiCI4 oplossing (aq.), omvatten losjes plaats container in een voorverwarmde oven (70 ° C gedurende 30 min). Subsquently, was de elektroden grondig en sinter nogmaals bij 500 ° C gedurende 30 minuten.
  7. Eenmaal afgekoeld tot beneden 100 ° C, dompel de elektroden in een 0,5 mM kleurstofoplossing. In dit geval gebruik D149 in acetonitril: tertbutanol (1: 1).
  8. Na het verven O / N verwijder de elektroden en spoel krachtig in acetonitril ~ 30 seconden staan ​​dan zitten nog eens 30 sec. Trekken elektroden van de spoelen bad en droog met perslucht.

1.2. Counter Electrode Voorbereiding

  1. Snijd een ander blad van 2,3 mm F: Sno2 glas in 18,3 mm × 27,5 mm stukken.
  2. Dompel tegenelektrode in water en boor een gaatje in de hoek (φ = 1 mm, 2,5 mm vanaf elke hoek) te gebruiken als een vulopening, met een diamantgereedschap tandheelkundige braam gemonteerd in een kleine bench boor.
  3. Clean tegenelektrode zoals bepaald in punt 1.1.1
  4. Droog tegenelektrode en leg ze op een tegel met geleidende kant naar boven. Breng een druppel platinazuur oplossing (H2 PtCl 6, 10 mM in ethanol) en verspreid met het uiteinde van een pipet. Plaats tegel op voorverwarmd (400 ° C) kookplaat 15 minuten. Na deze, verwijder glas en tegels en laat afkoelen op een bankje.

1.3. Reflector

  1. Snijd een stuk geleidende 2 mm glas 18.3 mm x 27.5 mm Boor twee gaten in aangrenzende hoeken langs de lange zijde, met dezelfde techniek als de tegenelektrode (sectie 1.2.2).
  2. Schoon glas, een keer met hetzelfde protocol als hierboven (1.1.1)
  3. Tape het schoon, droog glas naar de bench aan drie kanten, met behulp van lage residu tape. Breng een druppel van Al 2 O 3 plakken (2,0 g van 0,3 micrometer Al 2 O 3 deeltjes, 2 ml colloïdaal Al 2 O 3 + 1 ml ethanol) en trek naar beneden met een glazen staaf.
  4. Laat film te drogen, verwijder de tape en sinter glas bij 500 ° C gedurende 30 minuten.

1.4. Apparaat Montage

  1. Snij twee batches van smeltlijm pakkingen.
    OPMERKING: De eerste, voor de DSC, is 25 micrometer dik en heeft inwendige afmetingen van 17 mm x 8 mm en de externe dimensie van 21 mm × 12 mm. De sec, voor de up-conversie kamer, maakt gebruik van 60 micrometer pakkingmateriaal verdubbeld tot 120 micrometer dikte geven. In opgevouwen toestand, deze pakking heeft inwendige afmetingen van 17 mm x 21 mm en de externe dimensie van 21 mm × 25 mm.
  2. Plaats de eerste afdichting in de hoek van de tegenelektrode, waarbij de vulopening toegankelijk. Plaats de werkelektrode gedurende deze, zodat het afgedrukte gebied geheel binnen de pakking, en het verkrijgen van een goede afdichting.
  3. Verplaats deze vergadering een kookplaat (120 ° C) en druk uit te oefenen totdat de pakking verzacht en smelt, die visueel kan worden waargenomen als de pakking regenbanden de glasoppervlakken. Verwijder de montage en laat afkoelen.
  4. Plaatstweede pakking op reflector, worden wederom zorgen vulopeningen niet gedekt. Plaats DSC bovenaan zodat het afgedrukte gebied direct voor de afgedrukte alumina reflector. Opnieuw verwarmen apparaat tijdens het toepassen van druk, totdat de pakking verzacht en houdt zich, zoals in paragraaf 1.4.3. Dit samenstel is weergegeven in figuur 1.

1.5. Het vullen van Holten

  1. Bereid een elektrolytoplossing van 0,1 M Lil, 0,6 M 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium jodide en 0,05 M jodium in methoxypropionitril.
  2. Plaats het toestel in een plastic container met vacuümbuis aangebracht, met de tegenelektrode naar boven.
  3. Een druppel van de elektrolytoplossing over de opening en een stuk glas bovenop. Breng vacuüm gedurende enkele seconden om lucht vanuit de DSC holte, voor het vrijgeven, die elektrolyt zal trekken in de holte.
  4. Bereid de zegels door het lamineren van hot melt pakking materiaal op aluminiumfolie. Laat deze op een kookplaat, Gasket materiaal naar boven. Reinig de achterkant van de tegenelektrode grondig verzegel door persinrichting tegen pakkingmateriaal voor ~ 5 sec.
  5. Bereid TTA-UC-oplossing door oplossen van 0,6 mM Pd kleurstof (tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)-6'-amino-7'-nitro-tetrakisquinoxalino[2,3-b'7,8-b''12,13-b'''17,18-b''''-porphyrinato) palladium (II)) en 22 mM van rubreen in benzeen. Ontlucht deze oplossing grondig met vloeibare stikstof drie vries-pomp-dooi cycli.
  6. Binnen een dashboardkastje, introduceren de TTA-UC-oplossing in de back cavity, waardoor capillaire krachten om het te tekenen door. Eenmaal vol, nogmaals het oppervlak grondig te reinigen en af ​​te dichten met een ander stuk aluminium back pakkingmateriaal.

2 Meting

2.1. Elektrische contacten

  1. Solliciteer soldeer blootgesteld F: Sno2 van werken en tegenelektroden met sonische soldeerbout en passende soldeer.
  2. Bevestig de draden aan anode en kathode met normale soldeer.
  3. Toepassing van UV-uithardende epoxy om randen te openen.
    Opmerking: Dit wordt gedaan om te dienen als een secundaire inkapseling van de inrichting tegen zuurstof binnendringen en oplosmiddel verdamping, evenals het verhogen van de robuustheid van de inrichting, met name de draad attachment.
  4. Bevestig de anode en kathode draad aan een open-ended BNC-kabel via een terminal blok.

2.2. Ipce meetopstelling

  1. Met behulp van de schematisch weergegeven in figuur 2 setup, monteer de geïntegreerde apparaat op een cel houder.
  2. Verlicht een gedeelte van de geïntegreerde inrichting (~ 2 mm x 1 mm) met een 670 nm laserbundel continue golf (de pompbundel ') via een spiegel op een verstelbare mount.
  3. Verlichten de geïntegreerde TTA-UC DSC met onsamenhangende quasi-monochromatisch licht (de 'sonde beam') gegenereerd met behulp van een Xe-lamp, ging eerst door een 405 nm longpass filter, dan een Chopper wiel werkend bij 29 Hz, een monochromator, een schuine glasplaatje (hier gebruikt als een ~ 4% beam splitter) en een parabolische spiegel. Genereer een achtergrond triplet bevolking in de TTA-UC laag prikkelen de UC laag met de pompbundel, die invalt onder een zodanige hoek dat het niet verlichten de getaste DSC actieve laag maar alleen de UC laag.
  4. Lijn de pomp en probe straal op de TTA-UC laag met behulp van de verstelbare spiegel monteren. Meet de kortsluitstroom die door de sonde wordt gescand over het zichtbare spectrum in stappen van 5 nm met een dynamische signaal van toestellen, stroomversterker en interne besturingssoftware.
  5. Tegelijkertijd nemen de kracht variatie van de probe gereflecteerde het glaasje met een vermogensmeter en een fotodiode met analoge uitgangssignaal naar de signaalregistratie apparaat. Corrigeer de J SC uit het apparaat door de sonde variatie in de software.
  6. Verplaats de pomp bundel licht met behulp van de verstelbare spiegel mount, zodat het raakt de actieve laag van de inrichting naast de sonde bundel. Herhaal de meting met de pomp en probe straal uitgelijnd.
  7. Noteer zes sets metingen met uitlijning en uitlijning op dezelfde posities betere signaal ruisverhouding.
  8. Verminder de pomp lichtintensiteit door het plaatsen van de pomp balk verschillende grijsfilters met bekende transmissies op 670 nm, en herhaal de stappen 2.2.4 tot en met 2.2.7 voor een reeks van intensiteiten.
  9. Meet de geïntegreerde apparaat J SC zonder de pomp balk bron actief is.
  10. Meet de probe stroom in op het DSC betreft de stroom gegenereerd door de fotodiode door het plaatsen van de fotodiode op de monsterpositie.
  11. Meet de overbrenging van de bestudeerde toestel met de UC kamer verwijderd met een UV-Visible Spectrofotometer de transmissie spectrum, T DSC verkrijgen.
    Opmerking: Dit kan afwisselend worden uitgevoerd tussen stappen 1.4 en 1.5.
"> 2.3. Pomp bronkarakterisering

  1. Meet de pomp bundel vermogen bij de DSC positie voor elke filtering conditie gebruikt, met behulp van de fotodiode en power meter (zoals beschreven in paragraaf 2.2.10).
  2. Neem een ​​foto van de pompbundel projecteert op een stuk netdocument op een positie gelijkwaardig aan waar de TTA laag was tijdens het experiment. Zwaar verzwakken de bundel eventueel verzadiging van de camera detector voorkomen. Gebruik deze afbeelding en beeldanalyse software om de spot pomp maat te bepalen.

3 Verwerking van gegevens

3.1. Interpoleren Alle gegevens tot 1 nm Verhoogt.

3.2. Ipce Bepaling

  1. Bereken de foton flux (φ) bereiken de geïntegreerde inrichting van de sonde gemeten vermogen als stroom gegenereerd door de fotodiode (I) en elektrische lading (q):
  2. Bereken de cel incident foton om geconverteerde elektron efficiëntie (Ipce 0) van de device van de J SC meting zonder verlichting pomp en de sonde flux.
  3. Neem de verhoudingen tussen de metingen met pomp en probe afgestemd en uitgelijnd met de relatieve verbeteringen te verkrijgen van het activeren van de up-converter.
  4. Solar concentratie factor bepaling
  5. Omzetten van de extinctiecoëfficiënt van de sensitizer in sectie absorptiedoorsnede, σ.
  6. Het verkrijgen van de excitatie tarief van de sensitizer onder de standaard AM1.5G zonnespectrum, (k φ) door het nemen van de producten van de foton flux dichtheid van het zonnespectrum, doorlaatbaarheid van de DSC en de sensibiliserend (σ) bij elke golflengte en dan het optellen van de producten over de sensitizer Q-band absorptie, typisch 600 nm tot 750 nm.
  7. Berekenen van de bevoegdheden en de puntgrootte van de bron pomp, het foton flux dichtheid van de pomp met verschillende grijsfilters. Vervolgens neemt u de producten van de fluxdichtheden, doorlaatbaarheid van de DSC en de sensibiliserend bij670 nm de pomp excitatie tarieven aan.
  8. Bereken de zonne-concentratiefactor (ʘ) van de verhouding van de pomp excitatie tarief voor de excitatie tarief onder AM1.5G voorwaarden.

3.3. Model Montage en Cijfers van Verdienste Bepaling

  1. Breng een model van de relatieve versterking = 1 + constant × (T DSC / Ipce 0) x [(σ pomp × σ probe) / (σ pump + σ probe)], op de experimentele resultaten enhancement, waar σ pomp en σ probe dwarsdoorsneden ten opzichte van de pomp en probe golflengten; σ pomp wordt vastgesteld voor elke pomp intensiteit en σ sonde varieert met de golflengte.
  2. Schat de verbetering in de J SC verkregen van de up-conversie-effect (ΔJ SC) van de verschillen tussen Ipce UC en Ipce 0 en de zonne flux dichthy.
  3. Bereken de FoM door het normaliseren ΔJ SC door het kwadraat van zonne-concentratie factor, omdat TTA-UC heeft een kwadratische afhankelijkheid van vermogen bij lage excitatie-intensiteit.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Figuren 3A - D enhancement elkaar responsen gemeten onder verschillende meetomstandigheden, de effecten in meer detail hieronder. Uit de stroomdichtheid verbeteringen ruw moet duidelijk zijn dat de resultaten in Figuur 4A en 4B zijn toegeschreven aan upconversion, de piekstroom verbetering en Ipce verbetering goed overeenkomen met het absorptiespectrum van de sensibilisator, verzwakt door transmissie door de actieve laag van de DSC.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol voorziet in een middel om foton up-conversie verbeterde DSC en informatie over hoe je een dergelijk apparaat correct te meten bereiken. Het FoM zorgt voor de eenvoudige berekening van het verwachte verbeteringen ΔJ SC worden verwacht bij verschillende lichtintensiteiten, ook op 1 zon. De hier getoonde waarden zijn invariant met lichtintensiteit (inzet van figuur 4), volgens verwachting wanneer het systeem onder de verzadiging drempel 33. Met de FoM, kunnen we de verste...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Er is niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

A.N. erkent bijdragen van de Australian Renewable Energy Agency (ARENA) en de Australian National Fabrication Facility (ANFF). Dit onderzoeksproject wordt gefinancierd door het Australian Solar Institute (6-F020 en A-023), met bijdragen van de regering van New South Wales en de Universiteit van Sydney. Aspecten van dit onderzoek werden ondersteund in het kader van de Discovery Projects-financieringsregeling van de Australian Research Council (DP110103300). Apparatuur werd aangeschaft met steun van de Australian Research Council (LE0668257).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
(tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)-6’-amino-7’-nitro-tetrakisquinoxalino[2,3-b'7,8-b''12,13-b'''17,18-b''''-porphyrinato) palladium(II))in housein houseChem. Commun., 4851–4853 (2007)
1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodideSolaronix33150Materiaalwaarschuwing: Irritatorisch
405 nm longpass filterSemrockBLP01-405R-25-
670 nm laserThorlabsLDS5 + CPS198-
AcetonChemsupplyAA008-20L-PMateriaalwaarschuwing: Ontvlambaar
AcetonitrilSigma271004Materiaalwaarschuwing: Ontvlambaar
AluminaAlfa Aesar12733
AluminaLeeco810-782
Back filling chamberSistema1303Klip it round, gemodificeerd
BenzeenScharlauBE0033Materiaalwaarschuwing: Toxisch
BNC kabelJaycarRG- 59U
CerasolzerMBRCS186
Chopper wheelThorlabsMC1000A
Control softwarein housein houseGeschreven in LabVIEW
Current AmplifierStandford Research SR 570
D149 dye1mOSO149
Dental burrPriority dental supplies835.104.008
DetergentPalmoliveOrigineel
DiamantschijfFrameco14220
BoorDremmel220
Dynamische signaalverwervingsapparaatNational InstrumentsUSB-4431Analog naar digitaal
EthanolUnivar214Materiaalwaarschuwing: Ontvlambaar
HandschoenenkastIT-systemen
H2PtCl6Sigma334472Materiaalwaarschuwing: corrosief
Hot melt lijmpakkingSolaronixMeltronic 1170-25Surlyn
Hot melt lijmpakkingSolaronixMeltronix 1170-60Surlyn
HotplateHarry GestigkeitPR 5 3T / PZ28-3T
HotplateIKARCT basic
BeeldanalysesoftwareNational Institutes for HealthImage-J
JodiumSigma326143Materiaalwaarschuwing: corrosief
Laser graveerderUniversal Laser SystemsPLS6WM
Vloeibare stikstofAir Liquide
LithiumjodideAldrich518018Materiaalwaarschuwing: toxisch
MethoxypropionitrilSigma65290Materiaalwaarschuwing: Ontvlambaar
SpiegelThorlabsPF10-03-P01
SpiegelmontageThorlabsKM100
MonochromatorSpectral Products CM110
Neutrale dichtheidsfiltersEdmund Industrial Optics64-352
Parabolische spiegelNewport50329AL, 50338AL
FotodiodeNewport918D-UV-OD3
VermogensmeterNewport1936-C
RubreenSigma551112
Halfautomatische zeefdrukmachineKeywellKY-500FH
Spray pyrolyseerderGlaskeller
Tape3MMagic Tape
KlemmenblokJaycarHM3194
tert-ButanolSigma360538Materiaalwaarschuwing: Ontvlambaar
TiCl4Sigma89545Materiaalwaarschuwing: corrosief
TegelJohnson tiles
TegelsnijderDTADTA-310
TiO2 pastaDyesolNR18-T-
Titanium diisopropoxide bis(acetylacetonate) (75% in isopropanol)Aldrich325252Materiaalwaarschuwing: Ontvlambaar
Ultrasoon soldeerboutMBRUSS-9200
UV cure epoxyDymax425Materiaalwaarschuwing: Irritatorisch
UV cure systeemDymaxBlueWave 50
UV zichtbaar spectrofotometerVarian Cary1E
Vacuum cuvetOp maat gemaaktOp maat gemaakt
VacuumpompRotor gekoppelde diffusiepomp
WipesKimtech34120KCKimwipes
Xe lampEnergetiq LDLSTM EQ-1500Witte lichtbron

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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. Dye-Sensitized Solar Cells. Chem. Rev. 110 (11), 6595-6663 (2010).
  4. Tayebjee, M. J. Y., Hirst, L. C., Ekins-Daukes, N. J., Schmidt, T. W. The efficiency limit of solar cells with molecular absorbers: A master equation approach. J. Appl. Phys. 108, 124506(2010).
  5. Daeneke, T., Gräf, K., Watkins, S. E., Thelakkat, M., Bach, U. Infrared Sensitizers in Titania-Based Dye-Sensitized Solar Cells using a Dimethylferrocene Electrolyte. ChemSusChem. 6, 2056-2060 (2013).
  6. Tian, H. N., Yang, X., Chen, R., Hagfelt, A., Sun, L. A metal-free "black dye" for panchromatic dye-sensitized solar cells. Energ. Environ. Sci. 2 (6), 674-677 (2009).
  7. Daeneke, T., et al. Dye Regeneration Kinetics in Dye-Sensitized Solar Cells. J. Am. Chem. Soc. 134 (41), 16925-16928 (2012).
  8. Green, M. A. Third Generation Photovoltaics: Advanced Solar Energy Conversion. , Springer. New York, NY. Series in Photonics (2003).
  9. He, J. J., Lindström, H., Hagfeldt, A., Lindquist, S. E. Dye-sensitized nanostructured p-type nickel oxide film as a photocathode for a solar cell. J. Phys. Chem. B. 103 (42), 8940-8943 (1999).
  10. Nattestad, A., et al. Highly efficient photocathodes for dye-sensitized tandem solar cells. Nat. Mater. 9 (1), 31-35 (2010).
  11. Nattestad, A., et al. Dye-Sensitized Solar Cell with Integrated Triplet-Triplet Annihilation Upconversion System. J. Phys. Chem. Lett. 4 (12), 2073-2078 (2013).
  12. Liu, M., Lu, Y., Xie, Z. B., Chow, G. M. Enhancing Near-Infrared Solar Cell Response Using Upconverting Transparent Ceramics. Sol. Energ. Mat. Sol. C. 95, 800-803 (2011).
  13. Shan, G. B., Demopolous, G. P. Near-Infrared Sunlight Harvesting in Dye-Sensitized Solar Cells Via the Insertion of an Upconverter-TiO2 Nanocomposite Layer. Adv. Mater. 22, 4374-4377 (2010).
  14. Yuan, C., et al. Use of Colloidal Upconversion Nanocrystals for Energy Relay Solar Cell Light Harvesting in the Near-Infrared Region. J. Mater. Chem. 22, 16709-16713 (2012).
  15. Cheng, Y. Y., et al. Molecular Approaches to Third Generation Photovoltaics: Photochemical Up-conversion. Next Generation (Nano) Photonic and Cell Technologies for Solar Energy Conversion. , 7772-7777 (2010).
  16. Parker, C. A., Hatchard, C. G. Delayed Fluorescence from solutions of Anthracene and Phenanthracene. P. R. Soc. London. 269, 574-584 (1962).
  17. Zhao, J., Ji, S., Guo, H. Triplet-Triplet Annihilation Based Upconversion: From Triplet Sensitizers and Triplet Acceptors to Upconversion Quantum Yields. RSC Adv. 1, 937-950 (2011).
  18. Singh-Rachford, T. N., Castellano, F. N. Photon Upconversion Based on Sensitized Triplet-Triplet Annihilation. Coordin. Chem. Rev. 254, 2560-2573 (2010).
  19. Baluschev, S., et al. Up-Conversion Fluorescence: Noncoherent Excitation by Sunlight. Phys. Rev. Lett. 97, 143903(2006).
  20. Ceroni, P. Energy Up-Conversion by Low-Power Excitation: New Applications of an Old Concept. Chem. Eur. J. 17, 9560-9564 (2011).
  21. Penconi, M., Ortica, F., Elisei, F., Gentili, P. G. New Molecular Pairs for Low Power Non-Coherent Triplet-Triplet Annihilation Based Upconversion: Dependence on the Triplet Energies of Sensitizer and Emitter. J. Lumin. 135, 265-270 (2013).
  22. Liu, Q., Yang, T., Feng, F., Li, F. Blue-Emissive Upconversion Nanoparticles for Low-Power-Excited Bioimaging in Vivo. J. Am. Chem. Soc. 134, 5390-5397 (2012).
  23. Simon, Y. C., Weder, C. Low-Power Photon Upconversion through Triplet-Triplet Annihilation in Polymers. J. Mater. Chem. 22, 20817-20830 (2012).
  24. Jankus, V., et al. Energy Conversion via Triplet Fusion in Super Yellow PPV Films Doped with Palladium Tetraphenyltetrabenzoporphyrin: a Comprehensive Investigation of Exciton Dynamics. Adv. Funct. Mater. 23, 384-393 (2013).
  25. Cheng, Y. Y., et al. Entropically Driven Photochemical Upconversion. J. Phys. Chem. A. 115, 1047-1053 (2011).
  26. Cheng, Y. Y., et al. Kinetic Analysis of Photochemical Upconversion by Triplet-Triplet Annihilation: Beyond Any Spin Statistical Limit. J. Phys. Chem. Lett. 1 (12), 1795-1799 (2010).
  27. Baluschev, B., et al. Upconversion with ultrabroad excitation band: Simultaneous use of two sensitizers. Appl. Phys. Lett. 90, 181103(2007).
  28. Borjesson, K., et al. Photon upconversion facilitated molecular solar energy storage. J. Mater. Chem. A. 1, 8521-8524 (2013).
  29. Cheng, Y. Y., et al. Improving the light-harvesting of amorphous silicon solar cells with photochemical upconversion. Energ. Environ. Sci. 5 (5), 6953-6959 (2012).
  30. Dominici, L. Dye-Sensitized Solar Cells: Basic Photon Management Strategies. Solar Cells - Dye-Sensitized Devices. Kosyachenko, L. A. , InTech. 291(2011).
  31. Schulze, T. F., et al. Photochemical Upconversion Enhanced Solar Cells: Effect of a Back Reflector. Aust. J. Chem. 65 (5), 480-485 (2012).
  32. Schulze, T. F., et al. Efficiency Enhancement of Organic and Thin-Film Silicon Solar Cells with Photochemical Upconversion. J. Phys. Chem. C. 116 (43), 22794-22801 (2012).
  33. Haefele, A., Blumhoff, B., Khnayzer, R. S., Castellano, F. Getting to the (Square) Root of the Problem: How to Make Noncoherent Pumped Upconversion Linear. J. Phys. Chem. Lett. 3, 299-303 (2012).
  34. Lewitzka, F., Löhmannsröben, H. G. Investigation of Triplet Teracene and Triplet Rubrene in Solution. Z. Phys. Chem. 150, 69-86 (1986).
  35. Ventura, B., Esposti, A. D., Koszarna, B., Gryko, D. T., Flamigni, L. Photophysical characterization of free-base corroles, promising chromophores for light energy conversion and singlet oxygen generation. New J. Chem. 29, 1559-1566 (2005).
  36. MacQueen, R. W., et al. Nanostructured upconverters for improved solar cell performance. Proceedings SPIE. 8824, 882408-882409 (2013).
  37. Yella, A., et al. Porpyrin-sensitized Solar Cells with Cobalt (II/III)-based redox electrolyte exceed 12 percent efficiency. Science. 334, 629-634 (2011).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Kleurstofgesensibiliseerde zonnecellenrespons op licht onder de bandafstandpalladiumporfyrine sensitizerrubreen emitterorganische kleurstof D149dubbelkameropstellingincidentiefotonstroomeffici ntiepompbundeltechniekvorming van elektrisch contact

Gerelateerde artikelen