12 september 2014
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.
Het algemene doel van deze procedure is om functionele upconverting gedessensibiliseerde zonnecellen te produceren en te karakteriseren. Dit wordt bereikt door eerst een zonnecel te maken met een dubbele kamerconstructie. De tweede stap is om de kamers te vullen met elektrolyt en de up conversie-oplossing respectievelijk.
Voer vervolgens metingen uit van de efficiëntie van het invallende foton naar de stroom van het apparaat met behulp van een pomplichtbron. De laatste stap is om de resultaten te modelleren en gegevens te gebruiken om te bevestigen dat het up conversie-effect echt is. Uiteindelijk maakt het experiment vergelijking mogelijk met andere up conversieapparaten met behulp van een maatstaf.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals onze eerder gerapporteerde apparaten, is dat deze een volledig geïntegreerd apparaat biedt. Deze methode toont aan dat de vloeibare up converter kan worden geïntegreerd in een standaard fotovoltaïsch apparaat. Door de izatie-aspect van deze methode kan men inzichten verkrijgen in het verschil tussen wiel- en artefact-gebaseerde up conversie-effecten.
Dit kan ook worden toegepast op andere systemen, met name in up conversie en verbeterde foto-opnamen. We ontwikkelden een schuine pompstraaltechniek. Toen we ontdekten dat ons modelsysteem niet overeenkwam met onze gegevens, was de eerste stap het voorbereiden van een werkende elektrode met behulp van een volledige plaat van schoon fluor, gedoteerd tinoxide gecoat glas.
De plaat moet 110 millimeter vierkant en 2,3 millimeter dik zijn om een dichte laag titaniumoxide op de plaat af te zetten. Plaats de droge plaat met de geleidende kant omhoog op een hotplate. Verwarm het glas tot 450 graden Celsius als het glas klaar is om te verwarmen.
Een oplossing van één tot negen titaniumkleurstof, isop prop oxide, bis, acetylacetaat en ethanol in een spuitcontainer. Zodra het glas 450 graden Celsius bereikt, spuit de oplossing erop vanaf een afstand van ongeveer 100 millimeter met vijf spuitingen over het oppervlak. Herhaal dit elke 10 seconden gedurende een totaal van 12 rondes.
Houd het glas nog vijf minuten op 450 graden Celsius. Laat het vervolgens langzaam afkoelen tot kamertemperatuur op de hotplate. Eenmaal afgekoeld, plaats het glas met de geleidende zijde omhoog op de schermprintertafel en gebruik titaniumdioxide pasta om één laag van het getoonde patroon af te drukken.
Na het centreren, snijd de masterplaat in afzonderlijke elektroden. De elektroden moeten voldoende ruimte hebben rond de bedrukte film. Voor de latere editie van een afdichting, bereid een 20 millimolair titaniumtetrachloride-oplossing voor.
Dompel de elektroden onder en plaats ze in een voorverwarmde oven op 70 graden Celsius. Nadat de elektroden zijn hersteld en grondig zijn gewassen, centreer ze ze gedurende 30 minuten op 500 graden Celsius. Laat ze vervolgens langzaam afkoelen.
Bereid in dit geval een 0,5 millimolair kleurstofoplossing voor, D 1 49 in een een-op-een mengsel van nitril en tur butanol. Wanneer de elektroden zijn afgekoeld tot onder de 110 graden Celsius, dompel ze ze in de kleurstofoplossing en laat ze een nacht staan. Na minimaal acht uur verwijdert u de elektroden uit de kleurstof en spoelt u ze grondig af in acetyl nitril.
Voordat u met perslucht droogt, bereidt u de tegenelektroden voor met behulp van een andere plaat van 2,3 millimeter dik fluor, gedoteerd tinoxide gecoat glas. Snijd in stukken van 18,3 millimeter bij 27,5 millimeter om een vulpoort in elk te maken. Gebruik een diamantstift tandboor in een kleine tafelboor voor het boren, dompel elke tegenelektrode onder in water.
Boor vervolgens gedeeltelijk een klein gaatje in de hoek. Draai het stuk om om het gat te voltooien. Na het schoonmaken en drogen van de tegenelektrode, plaats deze op een tegel met de geleidende zijde omhoog.
Breng een druppel platic zuur oplossing aan en verspreid deze met het uiteinde van een pipet. Plaats de tegel op een voorverwarmde hotplate van 400 graden Celsius gedurende 15 minuten. Ga nu verder met het maken van de reflector met behulp van twee millimeter dik, niet-geleidend glas.
Snijd in stukken van 18,3 millimeter bij 27,5 millimeter met twee gaten geboord in aangrenzende hoeken langs één lange rand van het stuk. Na het schoonmaken en drogen van het glas, gebruik een tape met lage residuen om het op de werktafel te bevestigen aan drie kanten. Met een glas op zijn plaats, breng een druppel aluminiumoxide pasta aan.
Trek vervolgens de pasta naar beneden met een glazen staaf. Zodra de film droog is, verwijder de tape en centreer gedurende 30 minuten op 500 graden Celsius. Begin met de assemblage van de apparaten door twee batches hotmeltkleefstof afdichtingen voor te bereiden.
Eén batch is voor de gedessensibiliseerde zonnecellen en is 25 micrometer dik. De andere batch is voor de up conversiekamer en is 120 micrometer dik. Nadat de zonnecel afdichting op de hoek van de tegenelektrode is geplaatst, moet de vulpoort toegankelijk blijven.
Plaats vervolgens de werkende elektrode hierover met het bedrukte gebied volledig binnen de afdichting. Zorg ervoor dat een goede afdichting wordt verkregen. Verplaats de assemblage naar een hotplate die op 120 graden Celsius staat.
Oefen druk uit totdat de afdichting zacht wordt en smelt. Zodra dat gebeurt, verwijder de assemblage van de hotplate en laat deze afkoelen wanneer.Koel. Plaats de tweede afdichting op de reflector en zorg ervoor dat de vulpoorten niet worden bedekt.
Plaats vervolgens de gedessensibiliseerde zonnecel erop met het bedrukte gebied direct voor de bedrukte Illumina reflector. Verwarm het apparaat op de hotplate terwijl u druk uitoefent totdat de afdichting zacht wordt en hecht. Voor de volgende stap, heb de elektrolytoplossing voorbereid met de tegenelektrode omhoog.
Plaats het
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Deze studie presenteert een geïntegreerd apparaat dat een kleurstofgevoelige zonnecel combineert met een triplet-triplet annihilatie up-conversie-eenheid. Het apparaat demonstreert verbeterde lichtvangstcapaciteiten over een breder deel van het zonnespectrum, waarbij een record-figure of merit voor kleurstofgevoelige zonnecellen bij bescheiden bestralingsniveaus wordt bereikt.
Dit werk demonstreert een foton-upconversiestrategie om de spectrale respons van kleurstofgevoelige zonnecellen uit te breiden naar sub-bandgapgebieden, waarmee een belangrijke beperking in de fotovoltaïsche efficiëntie wordt aangepakt. Door een palladium-porfyrine-rubreen triplet-triplet annihilatiesysteem te integreren met een D149-gesensibiliseerde cel, maakt deze aanpak het oogsten van anderszins verspilde rode en infrarode fotonen mogelijk. De resulterende verbetering in de incident photon-to-current efficiency biedt een meetbare figure of merit voor het evalueren van de door upconversie ondersteunde fotovoltaïsche prestaties.
De methode positioneert foton-upconversie als een complementaire verbeteringsstap binnen de workflow voor de optimalisatie van fotovoltaïsche apparaten, specifiek gericht op de beperkingen van de spectrale respons in kleurstofgevoelige systemen.