Методическая статья

Цифровая печать диоксида титана для ячейка гретцеля

13K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/53963

⸱

4 мая 2016 г.

 ,  ,  , 
1Warwick Manufacturing Group, University of Warwick

В этой статье

Краткое содержание

В этой статье исследуется пригодность струйной печати для производства солнечных элементов, сенсибилизированных красителем. Были разработаны чернила на основе наночастиц TiO2, не содержащие связующего вещества, и напечатаны на стеклянной подложке FTO. Напечатанный слой изготавливали в ячейку с активной площадью 0,25см2 и эффективностью 3,5%.

Аннотация

Производство кремниевых солнечных батарей — дорогой и энергозатратный процесс. Напротив, производство солнечных батарей с сенсибилизацией красителя наносит меньший вред окружающей среде с более низкими температурами обработки, что представляет собой жизнеспособную и недорогую альтернативу традиционному производству. Этот документ еще больше улучшает эти экологические характеристики, оценивая цифровую печать и, следовательно, способ аддитивного производства для этих элементов. Это достигается путем исследования формирования и функционирования фотоэлектрода на основе оксида металла с использованием диоксида титана размером с наночастицы. Материал для струйной печати был составлен, охарактеризован и напечатан с помощью пьезоэлектрической струйной головки для получения слоя толщиной 2,6 мкм. Полученный печатный слой был изготовлен в функционирующую ячейку с активной областью 0,25см2 и эффективностью преобразования энергии 3,5%. Формула, не содержащая связующих, привела к снижению температуры обработки до 250 °C, совместимой с гибкими полиамидными подложками, которые стабильны до температур до 350 °C. Авторы продолжают развивать этот процесс, исследуя струйную печать других слоев внутри сенсибилизированных красителем солнечных элементов.

Введение

Обычные кремниевые солнечные элементы изготавливаются из высокочистых материалов, требующих дорогостоящего и энергоемкого специализированного оборудования. Эти обычные кремниевые элементы включают в себя p-n переход, который требует высокочистых материалов на границе раздела для генерации электронно-дырочных пар. Сенсибилизированные красителем солнечные элементы (DSSC) имеют принципиально иной принцип работы, где генерация заряда происходит на границе раздела материалов. Это означает, что не требуется обработка в вакууме, при сверхвысоких температурах или с использованием чистых помещений1. Поэтому они рассматриваются как потенциально недорогая альтернатива; Тем не менее, масштабирование от небольших лабораторных испытательных ячеек до больших прототипов для промышленного производства включает в себя решение нескольких проблем, включая быстрое структурирование подложек.

Производство электроники обычно требует определенной степени структурирования, которая достигается либо маскировкой, либо выборочным удалением материала после осаждения. Эти этапы могут быть устранены с помощью «аддитивных» методов цифровой печати, таких как струйная печать или нанесение покрытий распылением. Цифровая печать является перспективным методом прямого нанесения функциональных материалов для электронных устройств. Эту технику можно описать как печать с цифрового шаблона непосредственно на различных носителях2. Это бесконтактные методы, которые не повреждают и не загрязняют поверхность основания и откладывают материал только там, где это необходимо, что приводит к минимальнымпотерям или их отсутствию. Было отмечено, что эти методы идеально подходят для масштабирования до крупносерийного производства3. Поскольку в методах цифровой печати используются жидкие формы материалов, диспергированных в растворителе, крайне важно понимать осаждение чернил для определения применения этого метода.

DSSC имеют три основных компонента: пористый слой материала оксида металла с широкой запрещенной зоной, краситель, который покрывает частицы, и «транспортер заряда», который проникает в поры внутри пористого слоя полупроводника. Они зажаты между прозрачным проводящим электродом и противоэлектродом4. Противоэлектрод покрыт каталитическим материалом для переноса электронов, которым в большинстве случаев является платина. При освещении молекулы красителя будут поглощать энергию в виде фотонов. Затем молекулы красителя возбуждаются, и разделение заряда происходит на границе раздела диоксида титана и красителя. Электроны выбрасываются в соседние частицы оксида металла, и на молекуле красителя остаются «дыры». Введенные электроны проходят через частицы оксида металла и достигают прозрачного проводящего электрода. Когда нагрузка подключена, электроны перемещаются к противоэлектроду через внешнюю цепь и, наконец, воссоединяются со своими встречными зарядами через окислительно-восстановительную пару, присутствующую в электролите1. Наноструктурированный слой оксида металла в DSSC играет решающую роль в общей производительности ячейки, при этом выбор материала, методы обработки и характер структуры имеют факторы влияния5-10. Одним из наиболее важных требований к фотоаноду является то, что он должен иметь чрезвычайно большую площадь поверхности. Это достигается за счет осаждения материалов на основе наночастиц, обычно TiO21,11. Это было изготовлено с помощью бесчисленного множества различных процессов, однако методы мокрого покрытия, такие как трафаретная печать и врачебный блейдинг, по-прежнему остаются самым популярным подходом9,12,13.

Струйная технология — это потенциальный способ производства солнечных батарей, сенсибилизированных красителем. Он использует движение пьезоэлектрического кристалла для выталкивания фиксированного количества жидкости через сопло на нужную подложку. Этот метод осаждения позволяет наносить материал очень точно, но также с высокой частотой и потенциально высокой скоростью печати или скоростью осаждения. Струйная технология чувствительна к вязкости используемых чернил, и ранее это было препятствием для разработки функциональных чернил. Недавние работы по разработке растворителей, пригодных для составления рецептур чернил, помогли смягчить эту проблему, и была продемонстрирована печать электронных компонентов с использованием двухслойных материалов, таких как графен. Было обнаружено, что вязкость таких суспензий наночастиц зависит от размера и концентрациинаночастиц15. Высокие концентрации наночастиц приводят к более высокой вязкости, поэтому концентрация частиц обычно составляет около 10 мас.% во избежание засорения сопла16, однако достигаются более высокие концентрации17.

Ключевые преимущества струйной технологии включают в себя ее бесконтактность, аддитивное структурирование и отсутствие маски18. Последние два атрибута обусловлены возможностью располагать множество сопел вместе на одной или нескольких печатающих головках, при этом программное обеспечение для управления может обращаться к каждому соплу отдельно. Это позволяет очень быстро создавать очень сложные многослойные узоры по мере того, как печатающие головки перемещаются по подложке. Маскировка между материалами или слоями не требуется, так как положение каждой капли чернил точно контролируется, в некоторых системах с точностью до ~1,5 мкм 19. Одним из ключевых преимуществ является то, что струйная технология является зрелой, и значительное развитие было осуществлено во второй половине двадцатого века. В результате струйная печать является очень масштабируемой технологией, с системами рулонной печати, способными точно печатать на гибких материалах со скоростью много метров в секунду. Традиционно это использовалось для крупносерийного производства, например, для газет. Тем не менее, развитие технологий позволило использовать струйную печать в рулонном производстве электронных схем с использованием наночастиц серебряных чернил20. Таким образом, струйная печать является привлекательным процессом для потенциального производства сенсибилизированных красителем солнечных элементов с помощью цифровой печати.

Протокол

1. Ink Formulation

Примечание: составы чернил часто держали высоко охраняемую тайну изготовителями. Успешные составы баланс струйное, образование капель, смачивание и поведение сушки наряду с функциональными показателями. Как правило, функциональный материал диспергируют в растворителе, и, по меньшей мере один другой компонент, чтобы сделать их jettable. В этом разделе подробно о разработке TiO 2 чернил для использования в струйной печати. Небольшая партия чернил готовили следующим способом.

Внимание: подготовка Чернила должны быть выполнены в надлежащим образом вентилируемом области, например, под вытяжкой, в то время как ношение глаз защитные очки и резиновые перчатки.

  1. Готовят водный раствор 0,1 мМ соляной кислоты (HCl) с получением рН приблизительно 4.
  2. Добавьте 32 г кислотного раствора до 8 г совместимого растворителя с более высокой температурой кипения и низким поверхностным натяжением, чем у воды (например, в диметилформамиде (ДМФ)). Добавление совместно SOLVлор выступает в качестве сушильного агента , чтобы вызвать циркулирующий поток внутри капли чернил в качестве чернил испаряется, что приводит к равномерному размещению наночастиц на поверхности капли 21.
  3. Добавить 1,5 г диспергирующая добавка (45% активного раствора пропиленгликоля и тетраметил-5-децин-4,7-диола в воде).
  4. Добавляют 10 г этиленгликоля, в качестве увлажнителя для предотвращения высыхания на соплах.
  5. Добавьте 0,5 г пеногасителя (20% активного раствора ацетиленового диола в methoxypolyethyleneglycol) для чернил предотвращает образование воздушных пузырей из развивающихся.
  6. Выполнение простого теста встряхивания, принимая аликвоты чернил в закрытую емкость и встряхивают вручную в течение 60 сек. Если наблюдается любой пенопласт затем добавляют еще 0,5 г Пеногаситель к чернилам.
  7. Перемешать раствор в течение 8 часов с использованием магнитной мешалки, чтобы обеспечить гомогенность при комнатной температуре.
  8. Добавить 1,5 г диоксида титана (TiO 2) наночастицы с размером первичных частиц от 21 нм и площадь поверхности35 - 65 м 2 / г.
  9. Разрушать ультразвуком смесь с использованием ультразвукового зонда в течение 15 мин при частоте 60 Гц.
  10. Измерение размеров частиц, используя соответствующий метод измерения, такие как динамического рассеяния света (DLS) в соответствии с протоколом производителя, чтобы гарантировать, что они будут легко проходить через отверстия сопла. Сделайте измерения в одних и тех же условиях (например., Тот же растворитель, рН, концентрация диспергаторов) , которые будут использоваться для чернил каждого компонента может влиять на образование агломератов в чернилах. Для успешного струйная частицы внутри жидкости должна быть в 100 раз меньше, чем отверстие сопла.
  11. Измеряют вязкость краски, с помощью соответствующего метода измерения, такие как ротационного вискозиметра в соответствии с протоколом производителя, чтобы обеспечить надежную карбюратора на более богатую из печатающей головки, как струйная печать требует низкой вязкости чернил от 2 до 20 сП (сП). Повышение вязкости через дополнительна полимерных материалах или материалы на основе целлюлозы; Однако они должны быть удалены после осаждения , чтобы освободить места для красителя в пределах отпечатанной пленки 22.
  12. Измерить поверхностное натяжение чернил, с помощью соответствующего метода измерения, такие как тензометра в соответствии с протоколом производителя, чтобы обеспечить надежную карбюратора на более богатую. Способном к образованию струи жидкости принципы составов для струйных принтеров предлагают поверхностное натяжение между 28 и 33 мН / м, чтобы позволить надежную печать.

2. Струйный печать

  1. Перед печатью, пропитать стеклянных подложек в 2% -ного раствора моющего средства (смесь анионных и неионных поверхностно-активных веществ, стабилизирующих агентов, щелочам, не-фосфатные моющие компоненты и пассиваторы, такие, в водной основе) в деионизированная вода. Промыть стакан тщательно деионизированной водой, как только они будут удалены из раствора для очистки, чтобы удалить следы загрязнений и моющего средства.
  2. Измерьте энергию поверхности подложки, используя соответствующую технику измерения, такие как тензометра в соответствии с протоколом производителя. Для обеспечения хорошей адгезии, энергия поверхности подложки не должна превышать поверхностное натяжение жидкости более чем на 10 - 15 мН / м. Изменение энергии поверхности подложки с использованием методов , таких как обработка коронным разрядом 23, 24 обработки плазмы и химического травления 25 , если он не подходит.
  3. Загрузите подложку в принтер в соответствии с протоколом производителя.
  4. Промывка печатающей головки с чернилами через отверстие, расположенное на боковой стороне головы, чтобы вытеснить любой воздух или моющий раствор в резервуаре и соплами.
  5. Вставьте печатающую головку в принтер. Соедините печатающую головку с головой личности борту.
  6. Фильтр чернила через правильный фильтр с размером как раз перед загрузкой в ​​картридж для удаления крупных агрегатов частиц, которые могут засорить сопла.печатающей головки используется в этой работе имеет сопла с диаметром 40 мкм (например, Konica KM512.); поэтому чернила не должны содержать частицы с диаметром более 400 нм. Пропускают суспензии через 5 мкм, с последующим поливинилиденфторид 1,2 мкм (ПВДФ) фильтр для удаления любых крупных частиц.
  7. Загрузка чернил в 150 мл шприца, расположенного над печатающей головкой, которая поставляет чернила в печатающей головке. Приложить герметичную крышку на верхней части шприца и включите вакуумный насос.
  8. Чистки чернила через сопла, нажав на кнопку «чистку», расположенную на вакуумном насосе.
  9. Через сервер печати географической информационной системы (ГИС), параметры сигнала и печати настройки. Обратите внимание, что принтер может печатать до скорости 1,5 метра в секунду, однако для этих чернил скорость печати 0,3 метра в секунду было установлено, чтобы обеспечить оптимальное покрытие
  10. Открытое программное обеспечение ГИС и интерфейс пользователя загрузить нужный шаблон.
  11. PrINT из загруженного картриджа в соответствии с протоколом производителя.
  12. Удалите подложку с валика и нагревать печатные пленки при 150 ° С в течение 30 мин, затем 250 ° С в течение еще 30 минут или на горячей плите или в печи.

3. Анализ печатных пленок

  1. С помощью оптического микроскопа или сканирующего электронного микроскопа (SEM), чтобы посмотреть на поверхности печатной пленок при малом увеличении (100X) для анализа морфологии поверхности и при большом увеличении (35,000X) для анализа пористости печатных пленок. Убедитесь, что изображения показывают равномерное покрытие без трещин и хорошую пористость. Более подробная информация о работе SEM можно найти в следующих ссылках 26,27.
  2. Измерить толщину печатного слоя, используя соответствующий метод измерения, такие как поверхности Profiler в соответствии с протоколом производителя. Толщина и пористость слоя остроумием TiO 2Hin DSSCs влияют на количество краски , которое может абсорбироваться на поверхности наночастиц, которые , следовательно , влияют на общую эффективность электрическое преобразование ячейки 18. Поэтому он является важным параметром для оценки. Используйте поверхность Profiler (точность 1 нм) для измерения толщины печатных пленок.
  3. Измеряют коэффициент пропускания пленки, используя соответствующий метод измерения, такие как видимой области ультрафиолетового (UV-VIS) на спектрофотометре, чтобы определить, насколько видимый свет будет передавать через печатное пленку. Используйте протокол производителя.

4. Создание Cell

  1. Приготовьте раствор красителя путем смешивания 20 мл этанола и 2 мг рутениевого красителя в стеклянном стакане с помощью магнитной мешалки в течение 8 часов.
  2. Погрузите стекла , покрытого TiO 2 в растворе при комнатной температуре ( от 20 до 25 ° С) в течение 24 часов , чтобы позволить краситель , чтобы абсорбироваться на поверхности частиц TiO 2.
  3. Извлеките TiO 2 стекла с покрытием из раствора и место на папиросную бумагу , чтобы впитать избыток раствора красителя (с TiO 2 вверх , чтобы избежать загрязнения).
  4. Поместите предварительно вырезанное толщиной 60 мкм термопластичного уплотнительную прокладку поверх электропроводного стекла, вокруг покрытия TiO 2.
  5. Поместите платины покрытием противоэлектрода поверх Нарезанные толщиной 60 мкм термопластичного уплотнительной прокладки так, чтобы активные стороны анода и катода обращены друг к другу. Обеспечьте достаточное перекрытие между двумя кусками стекла, так что электрический контакт может быть сделано с проводящим стеклом. Это должно быть предварительно просверленные отверстия в центре, чтобы обеспечить заполнение электролита позже.
  6. Тепло на плитке до температуры 110 ° С и применить давление света с помощью пинцета по площади уплотнительной прокладки. Через 30 секунд электроды должны быть запечатаны вместе.
  7. Заполните зазор между двумя электродами с иодидом / TRI-йодид электроLyte в ацетонитриле в концентрации 50 мМ, путем инъекции через предварительно просверленное отверстие в платиновом покрытого стекла с использованием шприца.

Результаты

TiO 2 чернил была сформулирована в соответствии с процедурой , описанной. Размер частиц, взвешенных в чернилах измеряли с использованием динамического рассеяния света (DLS) и средний размер частиц от 80 нанометров (нм) наблюдалась. Было обнаружено, что вязкость краски в этой работе, чтобы быть 3 сП, измеренную с помощью ротационного вискозиметра с малым адаптером образца и диаметр шпинделя 18 мм. Поверхностное натяжение измеряли с использованием тензиометр и Рассчитанное в среднем на 26 мН / м.

Поверхностная энергия стекла FTO была рассчитана в соответствии с европейским стандартом EN 828 для определения смачиваемости твердой поверхности путем измерения угла смачивания и свободной поверхностной энергии. Десять капель трех различных жидкостей (вода, этиленгликоль и дийодметаном) разлили на плоскость поверхности образца. Для каждой капли, левый и правый угол контакта были измредактор Из усредненных контактных углов каждой жидкости в сочетании с ее поверхностного натяжения, поверхностная свободная энергия образца вычисляется. Метод Fowkes вычисляет общую поверхностную энергию (у) из суммы вкладов от дисперсионных взаимодействий (γd) и γnon-дисперсионные взаимодействий (Гр). Этот метод привел к свободной поверхностной энергией 26,45 мН / м для стекла с покрытием FTO.

Печать проводилась в соответствии с методикой выше, с получением 5 мм квадратов. Толщина нанесенного трафаретной печатью слоя на стекле измеряли с помощью поверхностного Profiler. Максимальная толщина в центре печатного слоя измеряли до 2,6 мкм. При этом коэффициент пропускания стекла с покрытием измеряли с помощью UV-VIS-спектрометра. На длине волны 700 нм, 60% Пропускание измеряли для печатной пленки TiO 2 по сравнению с 78% для стекла FTO.

Фотоэлектрические устройства были произведены в соответствии с планом описанную выше процедуру и охарактеризованы непосредственно после изготовления, чтобы свести к минимуму эффект деградации под воздействием воды и кислорода в воздухе. Есть пять электрических параметров производительности, которые используются для характеристики и сравнить солнечные батареи 28. Значения тока короткого замыкания (I SC) и напряжением холостого хода (V ОЦ) может быть получено из вольт-амперной (IV) кривой. Они могут быть использованы для определения коэффициента заполнения (FF) и эффективность преобразования энергии (п). FF дает отношение ячеек фактической максимальной выходной мощности к произведению напряжения холостого хода и тока короткого замыкания 29. Это является ключевым параметром при оценке эффективности солнечных батарей. Высокий FF означает низкие электрохимические потери, в то время как низкий FF указывает, есть место для улучшения. Несколько факторов, как известно, влияют на FF включая качество и интерфейс слоев внутри клетки. DSСтволовые включения иодид / трийодид окислительно - восстановительной пары с рекордным КПД 11,9% отчета коэффициентов заполнения 0,71 30. Все эти параметры должны быть определены в стандартных условиях испытаний , где температура устройства 25 ° С , спектральное распределение освещенности света имеет воздушную массу 1,5, общая освещенность измеряется (Е м) на солнечной батареи 100 мВт / см 2. Теоретический максимум для эффективности преобразования для одного р - п перехода клетки широко освещалось в 37,7% 31, однако для DSSCs сообщалось , что максимальный коэффициент полезного действия ближе к 15,1% с начала поглощения при 920 нм 32.

Выходной ток и напряжение измерялись с помощью измерителя источника в то время как клетки были освещены с / см 2 источника света 100 мВт , снабженный фильтром , чтобы соответствовать спектральное распределение освещенности с воздушной массой 1,5. Результаты сравнивали с ячейкойпроизводится с помощью врача-лопастной TiO 2 слоя с использованием коммерчески доступного пасты , которая имеет смесь анатаза частиц 20 нм и 450 нм. Напечатанный слой имел площадь 0,25 см 2 и среднюю толщину 18 мкм , которая была измерена с использованием поверхности Profiler. Сравнение фотоэлектрического производительности между двумя устройствами показана на рисунке 1 и в таблице 1.

Несколько исследований исследовали взаимосвязь между толщиной слоя TiO 2 и КПД преобразования в DSSCs. Результаты значительно различаются, при оптимальной толщине пленки сообщили из любой точки мира между 9,5 мкм и 20 мкм 33-39. В таблице 1 приведены толщин TiO 2 печатных слоев и эффективности. Толщина струйных печатных TiO 2 значительно меньше , чем врач лопаточного TiO 2, в результате чегов более низкой эффективности. Будущая работа будет расследовать использование органических связующих внутри состава краски, чтобы увеличить толщину струйного печатного слоя.

figure-results-1
Рисунок 1. Производительность Кривые DSSCs струйных печатных и доктора Клинков TiO 2 слоя. Кривые плотности тока / напряжения для DSSCs , включающих струйный напечатанный TiO 2 слоя и врач-лопастной TiO 2 слоя. Плотность тока короткого замыкания в устройстве с струйной печатной TiO 2 слоя значительно ниже , чем устройства с врачом лезвиями TiO 2 слоя , что приводит к снижению общей эффективности преобразования. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Ток короткого замыкания Холостое напряжение Коэффициент заполнения коэффициент полезного действия Толщина
(мА / см 2) (МВ)
(%) (Мкм)
Струйный печатная 9,42 760 0,49 3.5 2.6
Доктор клинковое 11 756 0,58 4.8 18

Таблица 1. Основные рабочие характеристики ячеек на рисунке 1. В этой таблице сравниваются основные параметры солнечного элемента , включая напряжение холостого хода (V ОЦ), тока короткого замыкания (I SC) , которые определяют эффективность (п) в соответствии с указанным светом Состояние представлены. Параметры выводаФ.А. клеток производится с помощью врача-лопастной TiO 2 слоя также были включены для сравнения. Коэффициенты заполнения (FF) обоих устройств достаточно низки, которые, как правило, связано с высоким внутренним сопротивлением внутри клетки.

Обсуждение

Особой проблемой при разработке рецептуры чернил является естественная тенденция наночастиц к скоплению вместе. Они известны как агрегаты или агломераты, в зависимости от природы и прочности связей между частицами. Энергии простого перемешивания частиц в воде или связующем веществе недостаточно для преодоления сил притяжения частиц, препятствующих разрушению агломератов. Шаровое фрезерование, смешивание с большими сдвиговыми усилиями или ультразвуковая обработка обычно используются для разрушения агломерированных наночастиц. Различные анионные, неионогенные и катионные поверхностно-активные вещества и полимеры также могут быть использованы для обеспечения долгосрочной стабилизации. Минимизировав количество этих агломератов, можно добиться хорошего качества суспензии. Жидкости должны быть отфильтрованы через фильтр правильного размера непосредственно перед загрузкой в картридж для удаления крупных частиц, которые могут засорить форсунки.

Также было показано, что размер частицв слое TiO2 влияет на общую эффективность DSSC. Фотокаталитическая активность диоксида титана увеличивается по мере уменьшения размеров частиц за счет увеличения удельной площади поверхности40. В исследовании, сравнивающем эффективность DSSC, включающих наночастицыTiO-2 с 5 различными размерами в диапазоне от 400 нм до 14 нм, было обнаружено, что частицы с меньшими размерами приводят к лучшей эффективности электрического преобразования.

Струйная печать – это метод бесконтактного осаждения, способный выполнять многопроходную печать. Это дает уникальную возможность быстро изготавливать многослойные устройства за одну операцию на широком спектре подложек с минимальными отходами материала. Это также потенциально обеспечивает способ интеграции других компонентов (таких как батареи) в систему путем печати функциональных материалов41. Хотя репрезентативные результаты, показанные для устройств струйной печати, не так хороши, как для устройств с ракельными лопастями, они демонстрируют потенциал метода осаждения. При дальнейшей оптимизации чернил он может работать на уровне, сопоставимом с используемыми в настоящее время методами, и может обеспечить дополнительные возможности для экономически эффективной, экологически чистой интеграции фотоэлектрических элементов в широкий спектр подложек. Мы надеемся повысить эффективность устройств струйной печати за счет увеличения толщины печатного слоя ближе к толщине ракельного TiO2 и продолжим изучать печать других материалов и слоев в DSSC.

Раскрытие информации

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Благодарности

Это исследование проводится с благодарностью при поддержке инженерных и физических наук Научно-исследовательский совет (EPSRC) финансируется за счет гранта докторской подготовки. стоимость обработки статьи открытого доступа (АРС) финансировались советов по научным исследованиям Великобритании (RCUK). Все данные предоставляются в полном объеме в разделе результатов работы. Представитель результаты ранее были опубликованы авторами 42.

Мы хотели бы поблагодарить д-ра Senthilarasu сундарам из Университета Эксетера за его помощь при характеристике электрических характеристик клеток.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Диоксид титанаSigma Aldrich718467
деионизированной воде Поставляется из лабораторного фильтра
соляной кислоты, 2 М (2 Н) Fisher ScientificJ/4250/17
Диметилформамид (ДМФ)Fisher ScientificD/3840/08
ЭтанолVWR Химикаты20721.33
Диспергирующая добавка Воздух Продукты
ПеногасительВоздух
Fluka107-21-1
Поливинилиденфторид (PVDF) Шприцевой фильтрVWR International
Моющее средство Fisher Scientific10335650
Стекло, легированное фтором оксидом олова (FTO), 8 Ω/sqPilkington
Solaronix21613
Pre-cut 60 & микро; Термопластичная герметизирующая пленка толщиной m Solaronix74301
50 мМ Йодид/трийодидный электролит  в ацетонитрилеSolaronix31111
Платиновое покрытие FTO стекло Solaronix74201
Шприц Vac'n'FillSolaronix65209
Полиимидная лента (6,35 мм)Onecall Farnell1676087
Этиленгликоль Краситель для рутенизатора

Ссылки

  1. Docampo, P., et al. Lessons Learned: From Dye-Sensitized Solar Cells to All-Solid-State Hybrid Devices. Adv. Mater. 26, 4013-4030 (2014).
  2. Hudd, A. The Chemistry of Inkjet Inks. Magdassi, S. , 3-18 (2009).
  3. Krebs, F. C. Fabrication and processing of polymer solar cells: A review of printing and coating. Sol. Energ. Mat. Sol. Cells. 93, 394-412 (2009).
  4. Reddy, P. J. Solar Power Generation: Technology, New Concepts & Policy. , Taylor & Francis. (2012).
  5. Gemeiner, P., Mikula, M. Acta. Chem. Slov. 6, 29(2013).
  6. Xue, Z., Jiang, C., Wang, L., Liu, W., Liu, B. Fabrication of Flexible Plastic Solid-State Dye-Sensitized Solar Cells Using Low Temperature Techniques. J. Phys. Chem. C. 118, 16352-16357 (2014).
  7. Oh, Y., Yoon, H. G., Lee, S. -N., Kim, H. -K., Kim, J. Inkjet-Printing of TiO2 Co-Solvent Ink: From Uniform Ink-Droplet to TiO2 Photoelectrode for Dye-Sensitized Solar Cells. J. Electrochem. Soc. 159, 34-38 (2011).
  8. Lin, L. -Y., et al. Low-temperature flexible Ti/TiO2 photoanode for dye-sensitized solar cells with binder-free TiO2 paste. Prog. Photovolt. Res. Appl. 20, 181-190 (2012).
  9. Gong, J., Liang, J., Sumathy, K. Review on dye-sensitized solar cells (DSSCs): Fundamental concepts and novel materials. Renew. Sustainable Energy Rev. 16, 5848-5860 (2012).
  10. Bosch-Jimenez, P., Yu, Y., Lira-Cantu, M., Domingo, C., Ayllòn, J. A. Solution processable titanium dioxide precursor and nanoparticulated ink: Application in Dye Sensitized Solar Cells. J Colloid Interf Sci. 416, 112-118 (2014).
  11. Jose, R., Thavasi, V., Ramakrishna, S. Metal Oxides for Dye-Sensitized Solar Cells. J. Am. Ceram. Soc. 92, 289-301 (2009).
  12. Gemeiner, P., Mikula, M. Efficiency of dye sensitized solar cells with various compositions of TiO2 based screen printed photoactive electrodes. Acta. Chem. Slov. 6, 29-34 (2013).
  13. Lee, K. E., Charbonneau, C., Demopoulos, G. P. Thin single screen-printed bifunctional titania layer photoanodes for high performing DSSCs via a novel hybrid paste formulation and process. J. Mater. Res. 28, 480-487 (2013).
  14. Li, J., Lemme, M. C., östling, M. Inkjet Printing of 2D Layered Materials. ChemPhysChem. 15, 3427-3434 (2014).
  15. Rudyak, V. Y., Krasnolutskii, S. L. Dependence of the viscosity of nanofluids on nanoparticle size and material. Phys. Lett. A. 378, 1845-1849 (2014).
  16. Dispoto, G., Moroney, N., Hanson, E., Meyer, J. D., Allen, R. R. Color Desktop Printer Technology Optical Science and Engineering. , CRC Press. 111-155 (2006).
  17. Hsien-Hsueh, L., Kan-Sen, C., Kuo-Cheng, H. Inkjet printing of nanosized silver colloids. Nanotechnology. 16, 2436(2005).
  18. Singh, M., Haverinen, H. M., Dhagat, P., Jabbour, G. E. Inkjet Printing: Inkjet Printing-Process and Its Applications. Adv. Mater. 22, 673-685 (2010).
  19. Stüwe, D., Mager, D., Biro, D., Korvink, J. G. Inkjet Technology for Crystalline Silicon Photovoltaics. Adv. Mater. 27, 599-626 (2015).
  20. Perelaer, J., et al. Roll-to-Roll Compatible Sintering of Inkjet Printed Features by Photonic and Microwave Exposure: From Non-Conductive Ink to 40% Bulk Silver Conductivity in Less Than 15 Seconds. Adv. Mater. 24, 2620-2625 (2012).
  21. Hwang, M. -s, Jeong, B. -y, Moon, J., Chun, S. -K., Kim, J. Inkjet-printing of indium tin oxide (ITO) films for transparent conducting electrodes. Mat. Sci. Eng. B. 176, 1128-1131 (2011).
  22. Hara, K., Arakawa, H. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering. , John Wiley & Sons, Ltd. Ch. 15 663-700 (2003).
  23. Ryu, J., Wakida, T., Takagishi, T. Effect of Corona Discharge on the Surface of Wool and Its Application to Printing. Text. Res. J. 61, 595-601 (1991).
  24. Yang, L., Chen, J., Guo, Y., Zhang, Z. Surface modification of a biomedical polyethylene terephthalate (PET) by air plasma. Appl. Surf. Sci. 255, 4446-4451 (2009).
  25. Qian, B., Shen, Z. Fabrication of Superhydrophobic Surfaces by Dislocation-Selective Chemical Etching on Aluminum, Copper, and Zinc Substrates. J. Am. Chem. Soc. 21, 9007-9009 (2005).
  26. Echlin, P. Handbook of Sample Preparation for Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. , Springer. (2011).
  27. Flegler, S. L., Heckman, J. W., Klomparens, K. L. Scanning and Transmission Electron Microscopy: An Introduction. , Oxford University Press. (1993).
  28. O'Donnell, M. Z. R. How To Minimize Measurement Errors In Solar Cell Testing. Solar Industry Magazine. , http://www.newport.com/images/webdocuments-en/images/Solar_Industry-Solar_Cell_Testing.pdf (2011).
  29. Grätzel, M. Dye-sensitized solar cells. J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 4, 145-153 (2003).
  30. Green, M. A., Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., Dunlop, E. D. Solar cell efficiency tables (version 46). Prog. Photovolt. Res. Appl. 23, 805-812 (2015).
  31. Shockley, W., Queisser, H. J. Detailed Balance Limit of Efficiency of p-n Junction Solar Cells. J. Appl. Phys. 32, 510-519 (1961).
  32. Snaith, H. J. Estimating the Maximum Attainable Efficiency in Dye-Sensitized Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 20, 13-19 (2010).
  33. Jeng, M. -J., Wung, Y. -L., Chang, L. -B., Chow, L. Particle Size Effects of TiO2 Layers on the Solar Efficiency of Dye-Sensitized Solar Cells. Int. J. Photoenergy. 2013, 9(2013).
  34. Song-Yuan, D., Kong-Jia, W. Optimum Nanoporous TiO2 Film and Its Application to Dye-sensitized Solar Cells. Chin. Phys. Lett. 20, 953-955 (2002).
  35. Baglio, V., Girolamo, M., Antonucci, V., Aricò, A. S. Influence of TiO2 Film Thickness on the Electrochemical Behaviour of Dye-Sensitized Solar Cells. Int. J. Electrochem. Sci. 6, 3375-3384 (2011).
  36. Ito, S., et al. High-Efficiency Organic-Dye- Sensitized Solar Cells Controlled by Nanocrystalline-TiO2 Electrode Thickness. Adv. Mater. 18, 1202-1205 (2006).
  37. Ito, S. Dye sensitized solar cells. Kalyanasundaram, K. , EFPL Press. Ch. 8 251-266 (2010).
  38. Tsai, J., Hsu, W., Wu, T., Meen, T., Chong, W. Effect of compressed TiO2 nanoparticle thin film thickness on the performance of dye-sensitized solar cells. Nanoscale Res Lett. 8, 1-6 (2013).
  39. Shin, I., et al. Analysis of TiO2 thickness effect on characteristic of a dye-sensitized solar cell by using electrochemical impedance spectroscopy. Curr. Appl. Phys. 10, 422-424 (2010).
  40. Brus, L. Electronic wave functions in semiconductor clusters: experiment and theory. J. Phys. Chem. 90, 2555-2560 (1986).
  41. Jung, S., et al. All-Inkjet-Printed, All-Air-Processed Solar Cells. Adv Energy Mater. 4, 1-9 (2014).
  42. Cherrington, R., Hughes, D. J., Senthilarasu, S., Goodship, V. Inkjet-Printed TiO2 Nanoparticles from Aqueous Solutions for Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs). Energy Technology. 3, (2015).

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Струйная печатьнаночастичные черниласостав чернилпрофилометр поверхностидинамическое рассеяние светаэффективность преобразования энергиигибкие подложки
Цифровая печать диоксида титана для ячейка гретцеля
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.