Name: Boya Duyarlılaştırılmış Güneş Pilleri için Fotokatalitik Elektrotların Elektrospinning (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: Öğrenin, boya duyarlılaştırılmış güneş pilleri için elektrospinning ile yüksek performanslı fotoanot üretimini. Tek boyutlu inorganik nanofiberler, geleneksel nanokristal malzemelere göre cihaz verimliliğini artırır.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarların onayları yok.

1. Prekürsör Solüsyon Hazırlığı NOT: Kullanmadan önce lütfen ilgili tüm malzeme güvenlik bilgi formlarına (MSDS) başvurun. Bu prosedürde kullanılan kimyasallardan birçoğu insanlar için zararlı ve / veya toksiktir. Nanomalzemeler, muadillerine kıyasla ek tehlike oluşturabilir. Lütfen uygun güvenlik tedbirlerini ve kişisel koruyucu ekipmanı kullanın. <ol><li> Bir örnek şişesine 5 g titanyum (IV) n-butoksit, 1 g polivinilpirolidon (PVP), 1 mL buzlu asetik asit ve 10 mL saf etanol yerleştirin. </li><li> Çözeltiyi homojen hale gelene ve kabarcıklar gözlenene kadar karıştırmak için manyetik bir karıştırma plakası kullanın. </li></ol> 2. Nanofiberlerin Elektrospinning ve Kireçlenmesi <ol><li> Elektrospinning işlemi için kullanılan iğneyi, 21 G&#39;lik bir iğnenin ucunu kesip uç tamamen düz olacak şekilde ılımlı dereceli zımpara kullanarak zımparalayarak hazırlayın. </li><li> Ihtiyacı monte edinTek kullanımlık bir 10 mL&#39;lik şırınga üzerinde. </li><li> Öncü çözümün bir kısmını şırıngaya yükleyin ve şırınga pompasına yerleştirin. </li><li> Kolektör plakasını alüminyum folyoya sarın ve doğrudan iğne ucunun önüne yerleştirin. NOT: İğneden tabağa olan mesafe 20 cm olmalıdır. </li><li> Toprak toplayıcı plakayı ve iğne yüksek gerilim güç kaynağına bağlayın. </li><li> Koruyucu ekranı kurulumun etrafına yerleştirin. </li><li> Şırınga pompasındaki akış oranını 1 mL / saate ayarlayın ve pompalamaya başlayın. </li><li> İğnenin ucunda bir çözüm görünür görmez yüksek voltaj kaynağını açın ve 15 kV&#39;ye ayarlayın. NOT: Bu noktada, elyaf plakada toplanacaktır. Kurulum, fiber hasırın istenilen kalınlığını elde etmek için gerektiği kadar çalışmaya bırakılmalıdır. </li><li> İplik tamamlandıktan sonra, yüksek voltaj kaynağı ve şırınga pompasını kapatın. Folyoyu toplayıcı plakadan çıkarın. </li><li> Elyafların durmasına izin verinGeceyarısından sonra alüminyum folyodan soyun. </li><li> Soyulmuş elyafları bir pota içine yerleştirin ve bir mufle fırınına yerleştirin. </li><li> Elyafları, 500 ° C&#39;ye kadar 5 ° / dakikalık bir sıcaklık rampası ayarlayarak ve PVP&#39;yi çıkarmak ve saf TiO2 nanofiber üretmek için 2 saat tutarak hesaplayın. </li><li> Kalsinasyon işlemi tamamlandıktan sonra, lifleri tahrip edebilecek herhangi bir termal şoktan kaçınmak için sıcaklık 80 ° C&#39;nin altına düşene kadar fırını bırakın. </li></ol> 3. Elektrot Üretimi <ol><li> Çamurların hazırlanması <ol><li> Yuvarlak tabanlı bir şişede, 500 mg titanyum dioksit macunu 20 mL etanol ekleyin. </li><li> Ayrı bir balonda 500 mg elektrospınn Ti02-NFs ile 20 mL etanol karıştırılır. </li><li> Solüsyonları banyo sonikatörü kullanarak 2 saat boyunca sonike hale getirin. </li><li> Üniform karışımlar elde edildiğinde, her şişeye 2 mL terpineol ilave edin veDiğer 15 dak. </li><li> Çamurları elde etmek için çözücüyü bir döner buharlaştırıcı kullanarak iki şişeden uçurun. </li></ol></li><li> Doktor balyalama ve sinterleme <ol><li> Bir elmas cam kesici kullanarak, 2 cm x 2 cm&#39;lik bir kareye FTO iletken cam kaydırın. </li><li> FTO slaytını, cam slayt üzerine yapışkan bant yerleştirerek, çalışma alanına sabitleyin, ortada 0.4 cm2 alan açık bırakın. Düzensiz bir kaplamayı önlemek için bandı önce iki paralel kenara yerleştirin ve ardından diğer ikisine yerleştirin. </li><li> Slaytun açıktaki merkezine birkaç damla TiO 2 -NP bulamaç bırakın. </li><li> Bulamaçları maruz kalan alanın üzerine eşit bir şekilde yaymak için tıraş bıçağı kullanın. </li><li> Düzgün bir kaplama sağlandıktan sonra, yapışkan bandı dikkatli bir şekilde çıkarın. </li><li> Kaplanmış slayt bir fırında yerleştirilir ve 2 saat boyunca 500 ° C&#39;de sinterlenir. </li><li> Aynı FTO slaytında 3.2.2-3.2.6 adımlarını tekrarlayın, bu sefer TiO 2 -NF bulamaç kullanarak yerineNanopartiküller, foto-anot elde etmek için. </li></ol></li></ol> 4. NF Karakterizasyonu <ol><li> SEM karakterizasyonu <ol><li> Bir mikroskop sapına yapışkan karbon bandı bandı takarak SEM için numune hazırlayın. Kasete küçük miktarda nanofiber yerleştirin. </li><li> Saplamayı bir numune tutucusuna takın ve aletin değişim odasına yükleyin. </li><li> Alet koşullarını ve parametrelerini ayarlayın: ivmelenme voltajını 20 kV&#39;a ve çalışma mesafesini 10 mm&#39;ye ayarlayın. </li><li> Materyalin genel morfolojisini sergilediklerinden emin olarak, numunenin görüntülerini toplayın. </li></ol></li><li> XRD karakterizasyonu <ol><li> Bazı nanofiberleri ince bir toz haline getirin ve XRD aşamasına eşit olarak yayın. </li><li> Numuneyi difraktometreye yükleyin. </li><li> Edinim parametrelerini ayarlayın: başlangıç ​​açısı 10 °, uç açısı 80 °, bir başlangıç ​​açısı 80 ° kullanın.0,015 ° kademeli boyut. </li><li> XRD verilerini edinmeye başlayın. </li></ol></li></ol> 5. Güneş pili imalatı <ol><li> Fotonodoyu sulu bir TiCl4 çözeltisi ile 75 ° C&#39;de 45 dakika boyunca muamele edin. İşlemden sonra, deiyonize su ile yıkayın ve kurutun. </li><li> Fotoğrafanodu, koyu renk koşullar altında mutlak etanolde 24 saat süreyle 0.5 mM rutenyum boya N719 çözeltisine daldırarak duyarlı hale getirin. </li><li> Foto-anot ve karşı elektrot arasında bir termoplastik conta görevi görecek şekilde sensitize foto-anodun üzerine bir yapışkan film tabakası yerleştirin. </li><li> Her iki yüzü birbirine bakacak şekilde, sızdırmazlık filminin üzerinde, önceden delinmiş bir delik bulunan bir Pt kaplı FTO karşı elektrot yerleştirin. </li><li> Birleştirilen hücreleri, contayı kapatmak için 15 dakika boyunca 100 ° C&#39;ye ısıtın. </li><li> 1-propil-3-metilimidazolyum iyodür (0.8 M), iyot (0.1 M), tetrahidrofuranVe benzimidazol (0.3 M) ihtiva eden, 3-metoksipropionitrilde, karşılık gelen elektrotun ön delinmiş deliğinin tepesinde. </li><li> Redoks medyatörünün toplanan hücrenin iç alanını doldurması için hücrenin bir vakum desikatörüne yerleştirilmesi. </li></ol> 6. JV Eğri Karakterizasyonu <ol><li> JV eğrilerini bir AM1.5G filtreden geçen bir xenon ark kaynağından 100 mW / cm2 aydınlatma altında bir dijital kaynak metre kullanarak edinin. </li></ol>

<ol><li>O'Regan, B., Grätzel, M. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v353/n6346/abs/353737a0.html">A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films.</a> Nature. 353 (6346), 737-740 (1991).</li>
<li>Lee, C. H., Chiu, W. H., Lee, K. M., Hsieh, W. F., Wu, J. M. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2011/JM/C0JM04099A#!divAbstract">Improved performance of flexible dye-sensitized solar cells by introducing an interfacial layer on Ti substrates.</a> J Mat Chem. 21 (13), 5114-5119 (2011).</li>
<li>Burschka, J., Pellet, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequential+deposition+as+a+route+to+high-performance+perovskite-sensitized+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells.</a> Nature. 499 (7458), 316-319 (2013).</li>
<li>Ohsaki, Y., Masaki, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dye-sensitized+TiO2+nanotube+solar+cells%3A+fabrication+and+electronic+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Chem+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Dye-sensitized TiO2 nanotube solar cells: fabrication and electronic characterization.</a> Phys Chem Chem Phys. 7 (24), 4157-4163 (2005).</li>
<li>Mor, G. K., Shankar, K., Paulose, M., Varghese, O. K., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Photocleavage+of+Water+Using+Titania+Nanotube+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Enhanced Photocleavage of Water Using Titania Nanotube Arrays.</a> Nano Letters. 5 (1), 191-195 (2005).</li>
<li>Feng, X., Shankar, K., Varghese, O. K., Paulose, M., Latempa, T. J., Grimes, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vertically+Aligned+Single+Crystal+TiO2+Nanowire+Arrays+Grown+Directly+on+Transparent+Conducting+Oxide+Coated+Glass%3A+Synthesis+Details+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Vertically Aligned Single Crystal TiO2 Nanowire Arrays Grown Directly on Transparent Conducting Oxide Coated Glass: Synthesis Details and Applications.</a> Nano Letters. 8 (11), 3781-3786 (2008).</li>
<li>Roy, P., Berger, S., Schmuki, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TiO2+Nanotubes%3A+Synthesis+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">TiO2 Nanotubes: Synthesis and Applications.</a> Angewandte Chemie International Edition. 50 (13), 2904-2939 (2011).</li>
<li>Macdonald, T. J., Xu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.mdpi.com/2079-4991/4/2/256">NiO Nanofibers as a Candidate for a Nanophotocathode.</a> Nanomaterials. 4 (2), 256-266 (2014).</li>
<li>Chuangchote, S., Sagawa, T., Yoshikawa, S. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2958347?journalCode=apl">Efficient dye-sensitized solar cells using electrospun TiO2 nanofibers as a light harvesting layer.</a> Appl Phys Lett. 93 (3), 033310(2008).</li>
<li>Li, D., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200400719/abstract">Electrospinning of Nanofibers: Reinventing the Wheel?</a> Adv Mat. 16 (14), 1151-1170 (2004).</li>
<li>Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+nanofibrous+structure%3A+A+novel+scaffold+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mat+Res%22%5BJournal%5D)">Electrospun nanofibrous structure: A novel scaffold for tissue engineering.</a> J Biomed Mat Res. 60 (4), 613-621 (2002).</li>
<li>Jia, H., Zhu, G., Vugrinovich, B., Kataphinan, W., Reneker, D. H., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzyme-Carrying+Polymeric+Nanofibers+Prepared+via+Electrospinning+for+Use+as+Unique+Biocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Prog%22%5BJournal%5D)">Enzyme-Carrying Polymeric Nanofibers Prepared via Electrospinning for Use as Unique Biocatalysts.</a> Biotechnol Prog. 18 (5), 1027-1032 (2002).</li>
<li>Mai, L., Xu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+Ultralong+Hierarchical+Vanadium+Oxide+Nanowires+with+High+Performance+for+Lithium+Ion+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrospun Ultralong Hierarchical Vanadium Oxide Nanowires with High Performance for Lithium Ion Batteries.</a> Nano Letters. 10 (11), 4750-4755 (2010).</li>
<li>Cai, J., Niu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Performance+Supercapacitor+Electrode+Materials+from+Cellulose-Derived+Carbon+Nanofibers%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mat+Interfaces%22%5BJournal%5D)">High-Performance Supercapacitor Electrode Materials from Cellulose-Derived Carbon Nanofibers.</a> ACS Appl Mat Interfaces. 7 (27), 14946-14953 (2015).</li>
<li>Joshi, P., Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2010/EE/c0ee00068j#!divAbstract">Composite of TiO2 nanofibers and nanoparticles for dye-sensitized solar cells with significantly improved efficiency.</a> Energ Environ Sci. 3 (10), 1507-1510 (2010).</li>
<li>Macdonald, T. J., Tune, D. D., Dewi, M. R., Gibson, C. T., Shapter, J. G., Nann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+TiO2+Nanofiber-Carbon+Nanotube-Composite+Photoanode+for+Improved+Efficiency+in+Dye-Sensitized+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">A TiO2 Nanofiber-Carbon Nanotube-Composite Photoanode for Improved Efficiency in Dye-Sensitized Solar Cells.</a> ChemSusChem. 8 (20), 3396-3400 (2015).</li>
<li>Teo, W. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTeo%2C+WE+%22Electrospinning+parameters+and+fiber+control%22">Electrospinning parameters and fiber control</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://electrospintech.com/hb-espinparameters.html ">http://electrospintech.com/hb-espinparameters.html </a> (2015).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Bu çalışmada sunulan yöntemler, DSSC&#39;ler gibi fotokatalitik cihazlar için etkili nanofibral fotoanodların üretimini tanımlamaktadır. Elektrospinning, nanofiberlerin üretimi için çok yönlü bir tekniktir, ancak optimum morfolojilere sahip malzemeler elde etmek için belirli bir beceri ve bilgi seviyesine ihtiyaç duyulmaktadır. İyi nano fiberler elde etmek için en kritik hususlardan biri prekürsör solüsyonun hazırlanmasıdır: taşıyıcı polimer konsantrasyonu ve titanyum öncüsünün seçimi gibi bazı temel faktörler, bunların...

Boya hassaslaştırılmış güneş pilleri (DSSC), düşük maliyetli, nispeten basit üretim prosesi ve büyük ölçekli üretim kolaylığı sayesinde silikon esaslı güneş pilleri 1 için ilginç bir alternatiftir. Bir başka yararı ise, esnek alt tabakalara dahil olma potansiyelleri, silikon esaslı güneş pilleri 2&#39;ye kıyasla belirgin bir avantaj. Tipik bir DSSC aşağıdakileri kullanır: (1) bir ışıkla hasat tabakası olarak bir boya ile duyarlılaştırılmış bir nanopartikülat Ti02 foto-anodu; (2) bir karşı elektrot olarak kullanılan bir Pt kaplı FTO; Ve (3) iki elektrot arasına yerleştirilen, bir &quot;delik ileten ortam&quot; olarak çalışan, I - / I3 gibi bir redoks çiftini içeren bir elektrolit. DSSC&#39;ler% 15&#39;lik etkinlikleri aştıysa da, nanopartikül bazlı foto-anotların performansı halen yavaş elektron mobilitesi de dahil olmak üzere bir dizi kısıtlamayla engellenmektedirY 4 , düşük enerjili fotonların zayıf emilimi 5 ve şarj rekombinasyonu 6 . Elektron toplama verimi, TiO 2 nanopartikül katmanı boyunca elektron taşıma hızına büyük oranda bağlıdır. Yük difüzyonu yavaşsa, elektrolit çözeltisindeki I3 ile rekombinasyon olasılığı artmakta ve verimlilik kaybına neden olmaktadır. Nanopartikülatlı TiO2&#39;nin bir boyutlu (1D) TiO2 nano-mimarileri ile değiştirilmesinin, serbest elektronların birbirine bağlı TiO2 nanopartiküllerinin 7 tane sınırlarından saçılmasını azaltarak yük naklini geliştirebileceği gösterilmiştir. 1D nano-yapıları, yük toplama için daha doğrudan bir yol oluşturduğundan, nanoyönerlerdeki (NFs) elektron taşıma oranının nanopartiküller 8&#39;e göre çok daha hızlı olmasını bekleyebiliriz , </sup&gt; 9 . Elektrospinning, alt-mikron çapı 10 olan lifli malzemelerin imalatı için en sık kullanılan yöntemlerden biridir. Bu teknik, bir püskürtme memesinden bir polimer çözeltisi püskürtmesinin başlatılmasına neden olan yüksek voltaj kullanımını içerir. Bükülme kararsızlığından dolayı, bu jet daha sonra sürekli nanofiber oluşturmak için bir çok kez gerilir. Son yıllarda, bu teknik, doku mühendisliği 11 , kataliz 12 ve lityum iyon pilleri 13 ve süperkapasitler 14 için elektrot malzemeleri gibi sayısız ve çeşitli uygulamalar için kullanılan polimerik ve inorganik malzemeleri imal etmek için yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Fotosonodaki saçılma tabakası olarak elektrospuan TiO2-NF&#39;lerin kullanılması DSSC&#39;lerin performansını artırabilir. Bununla birlikte, nanofibro ile foto-anotlarBiz mimariler yüzey alanı sınırlamaları yüzünden zayıf boya emilimine sahip olma eğilimindedirler. Bunun üstesinden gelmek için olası çözümlerden biri, NF&#39;leri ve nanoparçacıkları karıştırmaktır. Bu, ışık emilimini ve genel verimliliği artıran ilave saçılma tabakalarına neden olduğu gösterilmiştir 15 . Bu videoda sunulan protokol, elektrospinning ve sol-jel teknikleri kombinasyonu ile ultralong TiO2 nanofiber sentezlemek için kolay bir yöntem sağlar ve ardından kalsinasyon işlemi gerçekleştirilir. Protokol daha sonra, doktora blading teknikleri kullanılarak arttırılmış ışık yayılım kabiliyetine sahip olan bir çift katmanlı foto-anodun imalatı için TiO2-NF&#39;lerin nanopartikülatlı Ti02 ile kombinasyon halinde kullanımını ve bunun ardından bir DSSC&#39;yi, photoanode.

<table><tbody><tr><td>titanyum (IV) n-butoksit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>244112</td><td></td></tr><tr><td>Polivinilpirolidon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>437190</td><td></td></tr><tr><td>buzlu asetik asit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A6283</td><td></td></tr><tr><td>Etanol, mutlak</td><td>Fisher Scientific E</td><td>/ 0650DF / 17</td><td></td></tr><tr><td>20 mL Numune şişeleri</td> <td>(herhangi biri)</td><td></td> <td>(veya daha büyük hacim)</td></tr><tr><td>tek kullanımlık 21G iğne</td> <td>(herhangi bir)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>P150 kum zımpara kağıdı</td> <td>(herhangi bir)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>tek kullanımlık 10 mL şırınga</td> <td>(herhangi biri)</td><td></td> <td>(veya daha büyük hacimli)</td></tr> <tr><td>manyetik karıştırıcı + karıştırma çubuğu</td> <td>(herhangi biri)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>PHD 2000 şırınga pompası</td><td>Harvard Aparatı</td><td>71-2002</td> <td>(veya 1 mL / saat akış çıkışı verebilen başka bir şırınga pompası</td></tr><tr><td>Alüminyum folyo</td> <td>(herhangi bir)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Paslanmaz çelik kolektör plakası</td> <td>(özel yapım)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Yüksek Gerilim Güç</td><td>Kaynağı Gamma High Voltage Research, Inc</td><td>ES30P-10W</td> <td>(veya +15 kV çıkış yapabilen başka bir güç kaynağı</td></tr><tr><td>Polikarbonat koruyucu kalkan</td> <td>(özel yapım)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Seramik pota</td> <td>(herhangi bir)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Kül fırın</td> <td>(herhangi bir)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Titanyum dioksit, nanopowder</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>718467</td><td></td></tr><tr><td>50 mL 1 boyunlu yuvarlak tabanlı şişeler</td> <td>(herhangi bir)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>banyo sonikatörü</td> <td>(herhangi biri)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Terpineol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Döner buharlaştırıcı</td> <td>(herhangi biri)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>FTO cam</td><td>Solaronix</td><td>TCO30-10 / LI</td><td></td></tr><tr><td>Yapışkan bant</td> <td>(herhangi bir)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>tıraş bıçağı</td> <td>(herhangi biri)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>SEM</td><td>JEOL</td><td>6500F</td><td></td></tr><tr><td>XRD</td><td>PANalytical&nbsp;</td><td>X'pert Pro</td><td></td></tr><tr><td>Titanyum Tetraklorür</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>89545</td><td></td></tr><tr><td>Ruthenizer&nbsp; 535-bisTBA</td><td>Solaronix</td><td>N719</td><td></td></tr><tr><td>sızdırmazlık filmi</td><td>Dyesol</td><td>Meltonix 1170-25</td><td></td></tr><tr><td>Pt kaplı FTO</td><td>Solaronix</td><td>TCO30-10/LI</td><td></td></tr><tr><td>1-propil-3-metilimidazolyum iyodür</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>49637</td><td></td></tr><tr><td>İyot</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>207772</td><td></td></tr><tr><td>benzimidazol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>194123</td><td></td></tr><tr><td>3-Metoksipropionitril</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>65290</td><td></td></tr><tr><td>Dijital kaynak ölçer</td><td>Keithley</td><td>2400</td><td></td></tr><tr><td>Güneş Simülatörü</td><td>Abet teknolojileri</td><td>10500</td><td></td></tr></tbody></table>

boya duyarlılaştırılmış güneş pilleri için fotokatalitik elektrotların elektrospinning

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

Bu çalışma, piyasaya sürülen titanyum dioksitten imal edilmiş bir bloke edici tabaka üzerine, elektrospun titanyum dioksit nanofiberlerden (Ti02-NFs) yapılmış bir ışık saçılım tabakasından oluşan, boya duyarlılaştırılmış güneş pilleri için bir fiber esaslı foto-anot imal etmek için bir protokolü göstermektedir Nanopartiküller (Ti02-NP). Bu, kompozit PVP / TiO2 nanofiber elde etmek için etanol içinde titanyum (IV) bütoksit, polivinilpirolidon (PVP) ve buzlu asetik asit solüsyonu ilk önce elektrospinleme ile elde edilir. Bunlar daha sonra PVP&#39;yi çıkarmak ve saf anataz-faz titania nanofiberleri elde etmek için 500 ° C&#39;de kalsine edilir. Bu malzeme, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve toz X-ışını kırınımı (XRD) kullanılarak karakterize edilmiştir. Fotoelektron, öncelikle, bir flor katkılı teneke oksit (FTO) cam slayt üzerinde dıf kıvırma teknikleri kullanılarak bir Ti02-NP / terpinol bulamacıyla bir blokaj tabakası oluşturarak hazırlanır. Sonraki bir ısıl işlem500 ° C&#39;de gerçekleştirilir. Ardından, ışık saçma tabakası aynı teknede bir Ti02-NFs / terpineol bulamacının aynı kayma üzerine çökeltilmesi ve tekrar 500 ° C&#39;de kalsinasyon ile oluşturulmuştur. Fotonodun performansı, bir boya duyarlılaştırılmış güneş pilinin imalatı ve 0.25-1 Güneş&#39;ten gelen bir dizi ışık yoğunluğu aralığında JV eğrileri aracılığıyla verimliliğini ölçerek test edilir.

TiO 2 nanofiberleri SEM, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve XRD kullanılarak karakterize edildi. Fotonodun nanoyapısı SEM kullanılarak karakterize edildi. Toplanan DSSC&#39;nin performansı bir güneş simülatörü ve bir kaynak ölçme birimi kullanılarak test edildi. Şekil 1A&#39;daki SEM görüntüsü, bu protokol kullanılarak sentezlenen nanofiberlerin gözenekli bir yapıya ve yüksek ...

Bu projenin genel amacı, boya hassas güneş pilleri için geliştirilmiş performansa sahip bir foto-anot üretmek için elektrospinning kullanmaktı.

Boya Duyarlılaştırılmış Güneş Pilleri için Fotokatalitik Elektrotların Elektrospinning

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

Bu çalışmanın genel amacı, elektrospinning yöntemi kullanılarak performansı artırılmış, boya duyarlı güneş pilleri için bir fotoanot üretmektir. Nanomalzemeler mükemmeldir; karşılık gelen dökme malzemelerde bulunmayan kimyasal ve fiziksel özellikler sergilerler.Ancak, nanomalzemeler kullanarak bir cihaz yapmaya çalıştığınızda, bu süreç oldukça zorlaşabilir. Bu videoda, tek boyutlu inorganik nanoliflerin nasıl üretileceğini ve bunların bir güneş pili cihazında nasıl kullanılacağını gösteriyoruz. Nanoliflerdeki yönelimsellik, cihazların yalnızca nanokristal malzemeler kullanan cihazlara kıyasla çok daha iyi bir performans sergilemesini sağlar.Öncül çözeltiyi hazırlamak için, 10 mililitre mutlak etanol, bir mililitre glasiyal asetik asit, beş gram Titanyum(II)oksit ve bir gram PVP'yi bir numune şişesine koyun. Çözeltiyi, homojen hale gelene ve hiçbir kabarcık gözlemlenmeyene kadar karıştırın. Tek boyutlu bir nanoyapı elde etmek için elektrospinning kullanacağız.Birkaç mikrometre uzunluğunda ve yalnızca birkaç yüz nanometre çapında nanolifler elde etmemizi sağlayan basit ancak oldukça zekice bir teknik. Elektrospinning işlemi için kullanılacak iğneyi hazırlamak için, 21 gauge bir iğnenin ucunu kesin ve uç tamamen düz hale gelene kadar orta dereceli zımpara kağıdı kullanarak zımparalayın. Öncül çözeltiyi şırıngaya doldurun ve şırıngayı şırınga pompasına yerleştirin.Toplayıcı plakayı alüminyum folyo ile sarın ve koruyucu kalkanı düzeneğin etrafına yerleştirin. İğne ile toplayıcı plaka arasındaki mesafe 20 centimeters olmalıdır. Toplayıcıyı toprağa, iğneyi ise güç kaynağına bağlayın.Şırınga pompasının akış hızını saatte bir mililitreye ayarlayın ve pompalamaya başlayın. İğnenin ucunda bir miktar çözelti görünür görünmez, yüksek voltaj kaynağını açın ve 15 kilovolt değerine ayarlayın. Bu noktada, plak üzerinde lifler toplanmaya başlayacaktır.Bu işlem, fiber matın istenen kalınlığına ulaşması için gerektiği kadar süre boyunca çalıştırılabilir. Eğirme işlemi tamamlandıktan sonra, yüksek voltaj kaynağını kapatın ve folyoyu kolektör plakadan çıkarın. Fiberlerin gece boyunca dinlendirilmesi, onların kolektör plakadan soyulmasını kolaylaştırır.Soyulmuş lifleri bir potaya yerleştirin ve PVP'yi uzaklaştırmak ve saf TiO2 nanolifler üretmek için, dakikada beş derecelik bir sıcaklık artışıyla 500 dereceye kadar iki saat boyunca bir fırına yerleştirin. Fotoanodun fabrikasyonu, ticari olarak mevcut titanyum dioksit nanoparçacıklardan yapılmış bir bloklama tabakasının üzerinde, titanyum dioksit nanoliflerden oluşan bir ışık saçılma tabakasının konumlandırılmasını gerektirir. Bu durum, bir substrat ile yük birikimini önlemek için gereklidir.Bir balon jojeye 20 ml etanol içerisine 500 mg titanyum dioksit nanoparçacık ekleyerek başlayın. Ayrı bir balon jojede, elektrospun titanyum dioksit nanoliflerin 500 mg'ını 20 ml daha etanol ile karıştırın. Çözeltileri bir banyo sonikatör kullanarak iki saat boyunca sonike edin.Homojen karışımlar elde edildikten sonra, her bir balona 2 ml terpineol ekleyin ve 15 dakika daha sonikasyona tabi tutun. Son olarak, bulamaçları elde etmek için çözücüyü bir döner evaporatör kullanarak uçurun. Bir elmas cam kesici kullanarak, bir FTO lamını iki santimetreye iki santimetrelik bir kare şeklinde kesin.Cam lamın üzerine, merkezdeki 0,4 santimetrekarelik alanı açıkta bırakacak şekilde yapışkan bant yerleştirin. Cam lamın merkezine birkaç damla titanyum dioksit nanoparçacık süspansiyonu damlatın. Süspansiyonu açıkta kalan alana eşit şekilde yaymak için bir jilet kullanın.Homojen bir kaplama elde edildikten sonra, yapışkan bant dikkatlice çıkarılır. Fotoanotlar daha sonra bir fırına yerleştirilir ve iki saat boyunca 500 °C'de merkezlenir. Işık saçılma tabakasını oluşturmak için bu kez nanofiber bulamacı kullanılarak aynı cam lam üzerinde işlem tekrarlanır.Kompozit fotoanot, iki saat boyunca tekrar 500 dereceye ısıtılır. Nanoliflerimizi karakterize etmek için SEM ve XRD kullanacağız ve ardından nanoliflerimizin performansını test etmek için onları boya duyarlı bir güneş pilinde uygulayacağız. Taramalı elektron mikroskobu için örneği hazırlamak amacıyla, mikroskop destekleğine bir şerit yapışkan karbon bant yapıştırın.Ardından, bant üzerine dikkatlice küçük bir miktar nanofiber yerleştirin. Stub'ı bir numune tutucuya monte edin ve cihazın değişim odasına indirin. Cihaz koşullarını ve parametrelerini buna göre ayarlayın.Malzemenin genel morfolojisini gösterdiğinden emin olarak örneğin görüntülerini toplayın. SEM görüntüleri, liflerin gözenekli bir yapıya sahip olduğunu ve yüksek bir en-boy oranına sahip olduğunu göstermektedir. Malzemeyi X-ışını kırınımı karakterizasyonuna hazırlamak için, bazı nanolifleri nazikçe ince bir toz haline getirin ve bunları bir XRD tablasına eşit şekilde yayın.Numuneyi difraktometreye yerleştirin. Veri toplama parametrelerini ayarlayın ve veri toplamaya başlayın. Difraktogram, titanyum dioksidin anataz fazına karşılık gelen bir dizi pik göstermektedir.Güneş hücresini hazırlamak için, öncelikle TiO2 fotoanotlarını 75 °C'de 45 dakika boyunca TiCl4 sulu çözeltisi ile işleyin. İşlemden sonra fotoanotları iyonize su ile yıkayın. Kurutun ve karanlık koşullar altında 24 saat boyunca Ruthenizer N719 ve mutlak etanol çözeltisinde duyarlılaştırın.Fazla boya moleküllerini TiO2 fotoanot yüzeyinden uzaklaştırmak için duyarlaştırılmış fotoanotlar etanol ile yıkanacaktır. Karşı elektrot ile fotoanotlar arasında termoplastik bir conta olarak sızdırmazlık filmi kullanılır. Tüm güneş hücreleri için platin kaplı FTO karşı elektrotlar kullanılır.Montajı tamamlanan güneş hücreleri, contayı sızdırmaz hale getirmek için 15 dakika boyunca 100 °C'ye ısıtılır. Vakum dolumu yoluyla güneş hücrelerinin iç boşluğuna bir redoks medyatörü eklenir. J-V eğrileri, AM 1.5 G filtreden geçirilen bir ksenon ark kaynağından gelen 100 mW/cm² aydınlatma altında, bir Keithley 2400 Dijital Kaynak Ölçer kullanılarak elde edilir.Işık kaynağının aydınlatma düzlemi, monokristal silikon referans hücresi ile kalibre edilir. Bu videoda, inorganik nanolifler kullanarak boya duyarlı güneş pillerinin nasıl üretileceğini gösterdik. Bu uygulamanın yanı sıra, birçok başka olasılık da mevcuttur.Örneğin piller, şeffaf elektrotlar, aktif filtreler ve diğerleri. Daha fazla ayrıntı öğrenmek isterseniz, lütfen yayınlarımıza göz atın. Umarım bu videodan keyif almış ve yeni şeyler öğrenmişsinizdir; herhangi bir sorunuz olursa veya geri bildirimde bulunmak isterseniz lütfen bizimle iletişime geçin.

electrospinning-photocatalytic-electrodes-for-dye-sensitized-solar

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Polimerlerin doku mühendisliği ve hücre kültürü için elektrospinning süreci, bu makalede ele alınmaktadır. Özellikle multi-polimer elektrospinning photopatterning ve ek işleme yetenekleri ile photoreactive macromers elektrospinning açıklanmıştır.

Doku Mühendisliği ve Hücre Kültürü için Lifli Polimer Yapı iskeleleri elektrospinning

Elektrospinning teknikleri, doku mühendisliği ya da diğer uygulamalar için nanofibrous iskeleleri çeşitli oluşturabilirsiniz. Biz burada istenilen morfolojisi ve hizalama lifler elde etmek için elektrospinning çözüm ve cihazları parametrelerini optimize etmek için bir prosedür açıklanmaktadır. Yaygın sorunlar ve sorun giderme tekniklerini de sunulmaktadır.

Elektrospinning Temelleri: Optimizasyon Çözümü ve Cihazlar Parametreleri

Bir boya duyarlı güneş hücresi ve üçüz-üçüz imha yukarı dönüşüm ünitesi de içeren bir tümleşik aygıt, güneş spektrumunun daha geniş bir bölümünde, gelişmiş ışık toplamayı verecek, üretildi. Mütevazı aydınlatma düzeyleri altında, düşük enerjili fotonlar için önemli ölçüde geliştirilmiş yanıt boya duyarlı güneş hücreleri için liyakat rekor bir rakam elde, saptandı.

Bir Üçüz-üçlü Annihilation&#39;ın Up-dönüşüm Sistemi entegre Alt-bandaralıklı Işık Boya duyarlı Solar Hücre Yanıtı arttırmak için

Bu makale, boya duyarlı güneş pillerinin üretimi için mürekkep püskürtmeli baskının uygunluğunu araştırmaktadır. Bağlayıcı içermeyen bir TiO2 nanopartikül mürekkebi formüle edildi ve bir FTO cam alt tabaka üzerine basıldı. Basılı katman, 0,25cm2 aktif alana ve% 3,5 verimliliğe sahip bir hücreye üretildi.

Boya duyarlı güneş pilleri için Titanyum Dioksit Dijital Baskı

Bu protokol, 30 dakika içinde 10 μL tam kandaki proteinlerin femto molar algılama duyarlılığının nasıl elde edileceğini göstermektedir. Bu, yüksek yüzey alanının yanı sıra gelişmiş sinyal-gürültü oranı için etkili karıştırma ve yıkama sunan bir disk üzerinde laboratuvara entegre edilmiş elektroeğrilmiş nanolifli matlar kullanılarak elde edilebilir.

Tüm Blood adlı ultrasensitive Protein Algılama için Tam Otomatik Santrifüj mikroakışkan Cihazı

Fotokatalitik H2 üretimi için fotoensitizer-katalizör dyad üretmek için doğrudan bir kobaloksim çekirdeğine stilbene bazlı organik boya yıkıntıyoruz. Ayrıca ışık odaklı H2 üretimini fotokatalitik montajlarla değerlendirmek için basit bir deneysel kurulum geliştirdik.

Sulu Aerobik Koşullarda Güneş Odaklı H2 Üretimi için Photosensitizer-Cobaloxime Hybrids geliştirme

Bu makale, elektro eğrilmiş PAN nanofiberlerin buhar biriktirme kullanılarak elektroaktif polimerlerle kaplanması için basit bir tekniği açıklamaktadır. Nanofiber matların polimer büyümesini, lif çapını ve genel mekanik mukavemetini anlamak ve optimize etmek için oksidan FeCl₃'nin poli(3,4-etilendioksitiofen) kaplamaların PAN üzerinde birikmesi üzerindeki etkileri araştırıldı.

Elektroaktif Poli'nin (3,4-etilendioksitiyofen) Elektroeğrilmiş Emtia Polimer Nanofiberler Üzerine Buhar Fazı Biriktirmesi

İkiz kristal yapılı fotokatalizör ile görünür ışığa duyarlı ZnCoS/ZnCdS'yi hazırlamak için bir sentez tekniği veH2 evrimi ve benzaldehit üretiminde fotokatalitik aktivitesi ve seçiciliğinin fotoredoks reaksiyonu test tekniği sunulmaktadır.

Enerji Uygulamalarında Çok Fonksiyonlu Redoks Fotokatalizi için İkiz Kristal Yapılı ZnCoS/ZnCdS'nin Sentezi ve Performans Değerlendirmeleri

Bu protokol, güneş enerjisi kullanılarak karbondioksit ve sudan yeşil yakıt üretimi için MXene destekli CuZn ve NiCo bi-metalik elektrokatalizörlerin üretimine ve elektrokimyasal analizine rehberlik eder.

Ti3C2Tx MXene Destekli CuZn ve NiCo Katalizörleri KullanılarakCO2 ve Sudan Güneş Enerjili Elektrokimyasal Yeşil Yakıt Üretimi

Camına Polikristal silikon ince film güneş pilleri kristalizasyon, kusur pasivasyon ve metalizasyon takip bor ve fosfor katkılı silikon tabakalar birikimi ile üretilmektedir. Işık yakalayan Plasmonic ~% 45 Fotoakım geliştirme sonuçlanan dağınık bir reflektör ile kapatılmış silikon hücrenin yüzeyinde Ag nanopartiküller oluşturarak tanıtıldı.

Plasmonic geliştirilmiş Işık-tutucu ile Polycrystalline Silikon İnce-film Solar hücreler

Öğrenin, boya duyarlılaştırılmış güneş pilleri için elektrospinning ile yüksek performanslı fotoanot üretimini. Tek boyutlu inorganik nanofiberler, geleneksel nanokristal malzemelere göre cihaz verimliliğini artırır.

Boya Duyarlılaştırılmış Güneş Pilleri için Fotokatalitik Elektrotların Elektrospinning

Daha fazla video keşfet