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Artigo de método

Integrando um Triplet-triplete Annihilation Sistema Up-conversion para melhorar Dye-sensibilizadas Response célula solar para a Luz Sub-bandgap

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DOI:

10.3791/52028

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12 de setembro de 2014

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Neste artigo

Resumo

Um dispositivo integrado, incorporando uma célula e tripleto-tripleto aniquilação solares up-conversion unidade sensibilizadas por corante foi produzida, obtendo-se a colheita de luz melhorada, a partir de uma secção mais larga do espectro solar. De acordo com os níveis de irradiação modestos foi demonstrada uma resposta melhorada significativamente para fótons de baixa energia, produzindo um número recorde de mérito para células solares sensibilizadas por corante.

Resumo

A fraca resposta das células solares sensibilizadas por corante (DSCs) a luz vermelha e infravermelha é um entrave significativo para a realização de fotocorrentes mais elevados e, consequentemente, a eficiência mais elevados. Photon-se a conversão por meio de tripleto-tripleto aniquilação (TTA-UC) é uma técnica atraente para a utilização desses fotões de baixa energia desperdiçados para produzir fotocorrente, sem interferir com o desempenho photoanodic de um modo prejudicial. Para além disso, o TTA-UC tem um número de características, distinto de outros fotões up-conversion tecnologias relatados, o que o torna particularmente adequado para o acoplamento com a tecnologia de DSC. Neste trabalho, um sistema de alto desempenho comprovado TTA-UC, que compreende um sensibilizador de porfirina e paládio emissor rubreno, é combinada com uma DSC de alto desempenho (utilizando o corante orgânico D149) em um dispositivo integrado. O dispositivo apresenta uma resposta melhorada à luz sub-banda proibida em toda a gama de absorção da sub-unidade TTA-UC resultando na maior fifigura de mérito para up-conversion assistida desempenho DSC até o momento.

Introdução

Células solares sensibilizadas por corante (DSCs) tem sido proclamado como um conceito promissor na coleta de energia solar acessível 1-3. Apesar deste entusiasmo, a comercialização generalizada ainda está para ocorrer. Uma série de razões foram apresentadas para isso, com uma questão premente sendo relativamente alta energia do início absorção, limitando a eficiência alcançável coleta de luz desses dispositivos 4. Embora isto pode ser superado, reduzindo o aparecimento de absorção é normalmente acompanhado por uma queda na tensão de circuito aberto, o que corrói desproporcionalmente quaisquer ganhos em densidade de corrente 5, 6.

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Protocolo

1. DSC Fabrication

1.1. Trabalho Eletrodo Preparação

  1. Limpo toda uma folha de F: SnO2 de vidro revestido (110 mm x 110 milímetros x 2,3 mm, <8 Ω / □) por ultra-sons sequencial em água com sabão, depois com acetona e finalmente etanol (10 min cada).
  2. Deposite uma densa camada de TiO 2, seguindo os passos abaixo:
    1. Vidro seco com vidro ar e calor comprimido a 450 ° C em fogão (condutora lateral para cima).
    2. Diluir titânio diisopropoxide bis (acetilacetonato) (75% em peso em isopropanol) com etanol numa proporção de 1: 9.
    3. Pulverizar a solução diluída em vidro aquecido a uma dist....

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Resultados

Figuras 3A - D respostas de melhoramento de medidas sob diferentes condições de medição, com os efeitos discutido em mais detalhe abaixo. A partir das melhorias de densidade de corrente-primas, deve ser evidente que os resultados na Figura 4A e 4B são atribuíveis a conversão ascendente, com o aumento da corrente de pico e aumento IPCE combinando bem com o espectro de absorção do sensibilizador, atenuada pela transmissão através da camada activa do DSC. .......

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Discussão

Este protocolo fornece um meio para alcançar fóton up-conversion reforçada DSC e detalhes sobre como medir corretamente um tal dispositivo. O FOM permite o cálculo simples de melhorias ΔJ SC antecipadas de se esperar em diferentes intensidades de luz, incluindo a 1 sol. Os valores aqui apresentados são invariáveis ​​com intensidade de luz (inserção da Figura 4), ​​de acordo com a expectativa quando o sistema estiver abaixo do seu limite de saturação 33. Com a FOM, podemos padroniza.......

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Divulgações

Não há nada a divulgar.

Agradecimentos

A.N. reconhece as contribuições da Agência Australiana de Energia Renovável (ARENA) e da Australian National Fabrication Facility (ANFF). Este projeto de pesquisa é financiado pelo Australian Solar Institute (6-F020 e A-023), com contribuições do governo de Nova Gales do Sul e da Universidade de Sydney. Aspectos desta pesquisa foram apoiados pelo esquema de financiamento de Projetos de Descoberta do Conselho de Pesquisa Australiano (DP110103300). O equipamento foi adquirido com o apoio do Australian Research Council (LE0668257).

....

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
(tetrakis(3,5-di-terc-butilfenil)-6'-amino-7'-nitro-tetraquisquinoxalino[2,3-b'7,8-b''12,13-b'''17,18-b''''-porfirinato) paládio(II))em casaem casaChem. Commun., 4851-ndash; 4853 (2007)
1,2-dimetil-3-propilimidazolium iodetoSolaronix33150Aviso de material: Filtro
passa-longo irritante de 405 nmSemrockBLP01-405R-25-670
nm laserThorlabsLDS5 + CPS198-Acetona
ChemsupplyAA008-20L-PAviso de material:
AcetonitrilaSigma 271004Aviso de material:
AluminaAlfa Aesar12733
AluminaLeeco810-782
Câmara de enchimento traseiraSistema1303Klip é redondo,
benzenoScharlauBE0033Aviso de material:
Cabo BNCJaycarRG- 59U
CerasolzerMBRCS186
ThorlabsMC1000A
Software de controleem casaem casaEscrito em LabVIEW
Amplificador de CorrenteStandford Research SR 570
D149 corante1mOSO149
Dental burrSuprimentos odontológicos prioritários835.104.008
DetergentePalmoliveOriginal
Diamond wheelFrameco14220
BrocaDremmel220
Dispositivo de aquisição dignal dinâmicoNational InstrumentsUSB-4431Analógico para Digital
EtanolUnivar214Aviso de material:
Sistemasporta-luvas
H2PtCl6Sigma334472Aviso de material: junta adesiva corrosiva
Hot meltSolaronixMeltronic 1170-25Surlyn
Adesivo hot melt juntaSolaronixMeltronix 1170-60Surlyn
Placa de aquecimentoHarry GestigkeitPR 5 3T / PZ28-3T
Placa de aquecimentoIKARCT básico
Software de análisede imagem National Institutes for HealthImage-J
IodoSigma326143Aviso de material: corrosivo
Gravador a laserUniversal SistemasPLS6WM
Nitrogênio LíquidoAir Liquide
Iodeto de LítioAldrich518018Aviso de material:
tóxico MetoxipropionitrilaSigma65290Aviso de material: Espelho inflamável
ThorlabsPF10-03-P01
Montagem de espelhoThorlabsKM100
Produtos MonocromatorSpectral CM110
Filtros de densidade neutraEdmund Industrial Optics64-352
Espelho parabólicoNewport50329AL, 50338AL
FotodiodoNewport918D-UV-OD3
Medidor de potênciaNewport1936-C
RubreneSigma551112
Impressora de tela semiautomáticaKeywellKY-500FH
Spray pirolisadorGlaskeller
Tape3MMagic Tape
Bloco de terminaisJaycarHM3194
terc-ButanolSigma360538Aviso de material: TiCl
inflamável4Sigma89545Aviso de material: corrosivo
TelhaJohnson telhas
Cortador de telhaDTADTA-310
TiO2 pastaDyesolNR18-T-Titanium
diisopropóxido bis (acetillacetonato) (75% em isopropanol)Aldrich325252Aviso de material:
Ferro de solda ultrassônicoMBRUSS-9200
UV epóxi de curaDymax425Aviso de material: Sistema de
cura UVDymaxBlueWave 50
Espectrofotômetro UV VisívelVarian Cary1E
Cubeta de vácuoBombade
de difusão rotativa
Lâmpada Kimwipes
XeEnergetiq LDLSTM EQ-1500Fonte de luz branca
inflamável inflamável modificado tóxico Roda Chopper de TI de inflamáveis inflamável irritante vácuo personalizada Bomba Toalhetes Kimtech 34120KC

Referências

  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.

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Reimpressões e permissões

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