Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

الطباعة الرقمية من ثاني أكسيد التيتانيوم للخلايا الشمسية صبغ الحساس

Published: May 4, 2016 doi: 10.3791/53963
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Warwick Manufacturing Group, University of Warwick

Protocol

1. الحبر صياغة

ملاحظة: تركيبات الحبر في كثير من الأحيان يتم الاحتفاظ حراسة سرية للغاية من قبل الشركات المصنعة. نجاح تركيبات التوازن النفث، وانخفاض تشكيل، ترطيب وتجفيف السلوك جنبا إلى جنب مع الأداء الوظيفي. وعادة ما فرقت مادة وظيفية في المذيبات وعنصر واحد على الأقل لجعلها jettable. تفاصيل هذا القسم وضع تيو 2 الحبر لاستخدامها في الطباعة النافثة للحبر. وقام الطريقة التالية إعداد دفعة صغيرة من الحبر.

يجب أن يتم تنفيذ إعداد الحبر في منطقة تنفيس مناسبة، على سبيل المثال، تحت غطاء الدخان، في حين يرتدي نظارات واقية العين وقفازات اللاتكس: الحذر.

  1. إعداد محلول 0.1 ملي مائي من حمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك) لإنتاج الرقم الهيدروجيني من حوالي 4.
  2. إضافة 32 غرام من محلول حمض إلى 8 غرام من المذيبات متوافقة مع أعلى نقطة الغليان وانخفاض التوتر السطحي من المياه (مثل ثنائي ميثيل الفورماميد (DMF)). إضافة المشارك يذابأعمال والأنف والحنجرة كعامل تجفيف للحث على تدفق المتداولة داخل قطرة حبر كما يتبخر الحبر، مما يؤدي إلى وضع موحد من الجسيمات النانوية على سطح الحبرية 21.
  3. إضافة 1.5 غرام من تشتيت المضافة (حل فعال 45٪ من غليكول البروبيلين وميثيل-5-decyne-4،7-ديول في الماء).
  4. إضافة 10 غرام من جلايكول الإثيلين، باعتباره مرطب لمنع جفاف في الفتحات.
  5. إضافة 0.5 غرام من وكيل defoaming (حل فعال 20٪ من ديول acetylenic في methoxypolyethyleneglycol) إلى الحبر لمنع فقاعات الهواء من تطوير.
  6. إجراء اختبار هزة بسيطة عن طريق اتخاذ قسامة من الحبر في حاوية مغلقة ويهز باليد لمدة 60 ثانية. إذا لوحظ أي رغوة ثم إضافة 0.5 غرام آخر من defoaming وكيل للحبر.
  7. مزيج الحل لمدة 8 ساعة باستخدام شريط التحريك المغناطيسي لضمان التجانس في RT.
  8. إضافة 1.5 غرام من ثاني أكسيد التيتانيوم (تيو 2) النانوية مع حجم الجسيمات الأولية من 21 نانومتر، والمساحة السطحية لل35-65 م 2 / ز.
  9. يصوتن الخليط باستخدام مسبار الموجات فوق الصوتية لمدة 15 دقيقة على تردد 60 هرتز.
  10. قياس أحجام الجسيمات، وذلك باستخدام تقنيات القياس المناسبة مثل ديناميكية تشتت الضوء (DLS) وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة، للتأكد من أنها سوف تتدفق بسهولة من خلال الفتحات فوهة. إجراء قياسات في ظل نفس الظروف (على سبيل المثال، المذيب نفسه، ودرجة الحموضة، وتركيز مشتت) ليتم استخدامها للحبر حيث أن كل عنصر يمكن أن تؤثر على تشكيل تكتلات داخل الحبر. لالنفث ناجحة، يجب أن تكون الجزيئات في السائل 100 مرات أصغر من فتحة الفوهة.
  11. قياس اللزوجة من الحبر، وذلك باستخدام تقنيات القياس المناسبة مثل مقياس اللزوجة الدوراني وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة، لضمان النفث موثوق من رأس الطباعة كما تتطلب الطباعة النافثة للحبر الأحبار المنخفضة اللزوجة ما بين 2 و 20 سنتي بواز (CP). زيادة اللزوجة من خلال additiعلى المواد البوليمرية أو المواد القائمة على السليلوز. ولكن هذه تحتاج إلى إزالة بعد الترسيب لتحرير مواقع لصبغ داخل الفيلم المطبوعة 22.
  12. قياس التوتر السطحي للحبر، وذلك باستخدام تقنيات القياس المناسبة مثل مقياس التوتر السطحي وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة، لضمان النفث موثوق بها. المبادئ التوجيهية صياغة السوائل jettable للطابعات النافثة للحبر تشير إلى التوتر السطحي بين 28 و 33 م ن / م لتمكين الطباعة موثوقة.

الطباعة النافثة للحبر 2.

  1. قبل الطباعة، نقع على ركائز الزجاج في محلول 2٪ بالوزن من المنظفات التنظيف (خليط من أنيونية والسطح غير الأيونية عنصرا فاعلا والوكلاء والقلويات، بناة المنظفات غير الفوسفات وكلاء عزل الاستقرار، في قاعدة المائية) في الماء منزوع الأيونات. شطف الزجاج جيدا بالماء منزوع الأيونات حالما يتم إزالتها من محلول التنظيف لإزالة آثار التلوث وتنظيف المنظفات. قياس الطاقة سطح الركيزة، وذلك باستخدام تقنيات القياس المناسبة مثل مقياس التوتر السطحي وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. لالتصاق جيدة، ينبغي أن الطاقة سطح الركيزة لا يتجاوز التوتر السطحي للسوائل بأكثر من 10-15 م ن / م. تعديل الطاقة سطح الركيزة باستخدام أساليب مثل العلاج الاكليل 23، العلاج البلازما 24 و الحفر الكيميائي 25 إذا لم يكن مناسبا.
  2. تحميل الركيزة في الطابعة وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
  3. تدفق رأس الطباعة مع الحبر عن طريق ميناء يقع على الجانب من الرأس إلى تهجير أي حل الهواء أو التنظيف داخل الخزان وفوهات.
  4. إدراج رأس الطباعة في الطابعة. ربط رأس الطباعة مع مجلس الإدارة رئيس شخصية.
  5. تصفية الحبر من خلال تصفية الحجم الصحيح فقط قبل تحميل في خرطوشة لإزالة الركام الجسيمات الكبيرة التي يمكن أن تسد الفتحات. الرأس الطباعة المستخدمة في هذا العمل لديها فتحات يبلغ قطرها 40 ميكرومتر (على سبيل المثال، كونيكا KM512)؛ وبالتالي يجب أن لا تحتوي الأحبار الجسيمات التي يبلغ قطرها أكثر من 400 نانومتر. تمرير تعليق من خلال 5 ميكرون، تليها مرشح 1.2 ميكرون فلوريد البولي (PVDF) لإزالة أي الجسيمات الكبيرة.
  6. تحميل الحبر في المحقنة 150 مل تقع فوق رأس الطباعة، التي تمد الحبر لرأس الطباعة. تركيب غطاء محكم على رأس المحقنة وتشغيل مضخة فراغ.
  7. تطهير الحبر خلال الفتحات عن طريق الضغط على زر 'تطهير' الواقعة على مضخة فراغ.
  8. من خلال خادم الطباعة في نظام المعلومات الجغرافية (GIS)، المعلمات الموجي والطباعة انشاء. لاحظ أنه يمكن للطابعة طباعة تصل إلى سرعة 1.5 متر في الثانية الواحدة، ولكن لهذا الحبر سرعة طباعة 0.3 متر في الثانية تم العثور على توفير طلاء الأمثل
  9. فتح المستخدم لنظم المعلومات الجغرافية واجهة البرنامج وتحميل نمط المرجوة.
  10. العلاقات العامةكثافة العمليات من خرطوشة تحميل وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
  11. إزالة الركيزة من الصوانى وتسخين الأفلام المطبوعة على 150 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، تليها 250 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة أخرى إما على طبق ساخن أو في الفرن.

3. تحليل الأفلام مطبوعة

  1. استخدام المجهر الضوئي أو المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لإلقاء نظرة على سطح الأفلام المطبوعة في التكبير المنخفض (100X) لتحليل مورفولوجيا السطح وفي تضخم عالية (35،000X) لتحليل المسامية من الأفلام المطبوعة. تأكد من أن الصور تظهر تغطية موحدة مع عدم وجود تشققات والمسامية جيدة. ويمكن الاطلاع على معلومات أكثر تفصيلا عن عملية SEM في المراجع التالية 26،27.
  2. قياس سمك طبقة المطبوعة، وذلك باستخدام تقنيات القياس المناسبة مثل التعريف سطح وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. سمك والمسامية من تيو 2 طبقة الطرافةهين DSSCs التأثير على كمية من الصبغة التي يمكن استيعابها على سطح النانوية، التي بالتالي تؤثر على كفاءة التحويل الكهربائية العامة للخلية 18. ولذلك فمن معيارا هاما لتقييم. استخدام التعريف السطحية (دقة 1 نانومتر) لقياس سمك من الأفلام المطبوعة.
  3. قياس النفاذية للفيلم، وذلك باستخدام تقنيات القياس المناسبة مثل مقياس الطيف الضوئي المرئي الأشعة فوق البنفسجية (UV-VIS) لتحديد مقدار الضوء المرئي وستبث من خلال الفيلم المطبوعة. استخدام بروتوكول الشركة الصانعة.

4. جعل الخلية

  1. جعل محلول الصبغة عن طريق خلط 20 مل من الايثانول و 2 ملغ من الصبغة الروتينيوم في كوب زجاجي باستخدام محرك مغناطيسي لمدة 8 ساعة.
  2. غمر تيو 2 الزجاج المطلي في الحل في RT (20-25 درجة مئوية) لمدة 24 ساعة للسماح للصبغة لامتصاص على سطح الجزيئات تيو 2.
  3. إزالة تيو 2 2 متجهة لأعلى لتجنب التلوث).
  4. وضع قبل قطع 60 ميكرون سميكة بالحرارة ختم فاصل على أعلى من الزجاج موصل، حول طلاء تيو 2.
  5. وضع البلاتين المغلفة عداد الكهربائي على رأس قبل قطع 60 ميكرون سميكة هل الختم بالحرارة بحيث الجانبين نشطة من الأنود والكاثود في مواجهة بعضهما البعض. تسمح تداخل كافية بين قطعتين من الزجاج بحيث كهربائي الاتصال يمكن أن تكون مصنوعة من الزجاج موصل. هذا ينبغي أن يكون لها حفرة قبل حفر في مركز للسماح بالكهرباء ملء وقت لاحق.
  6. الحرارة على طبق ساخن على درجة حرارة 110 مئوية، وتطبيق ضوء الضغط باستخدام الملقط فوق منطقة وهل الختم. بعد 30 ثانية يجب أن تكون مختومة الأقطاب معا.
  7. سد الفجوة بين القطبين مع / ثلاثي يوديد الكهربائية يوديدLYTE في الأسيتونتريل بتركيز 50 ملي، عن طريق حقن من خلال ثقب ما قبل حفرها في الزجاج البلاتين المغلفة باستخدام حقنة.

Representative Results

وتم وضع الحبر تيو 2 وفقا للإجراءات المبينة. وقد تم قياس حجم الجسيمات العالقة داخل الحبر باستخدام ديناميكية تشتت الضوء (DLS) ومتوسط ​​حجم الجسيمات من 80 نانومتر (نانومتر) وقد لوحظ. تم العثور على اللزوجة من الحبر في هذا العمل ليكون 3 CP، وتقاس باستخدام جهاز قياس اللزوجة الدوراني مع محول عينة صغيرة وقطر المغزل 18 ملم. وقد تم قياس التوتر السطحي باستخدام مقياس التوتر السطحي وحسبت أن تكون في المتوسط ​​26 م ن / م.

تم احتساب الطاقة سطح الزجاج منظمة إرهابية أجنبية وفقا لEN الأوروبية الموحدة 828 لتحديد بلل من سطح صلب عن طريق قياس زاوية الاتصال وسطح الطاقة الحرة. تم الاستغناء عشر قطرات من ثلاث سوائل مختلفة (المياه، وجلايكول الإثيلين وdiiodomethane) على سطح الطائرة قطعة الاختبار. لكل قطرة، وكانت زاوية الاتصال اليسار واليمين قياس آثافة أد. من زوايا الاتصال المتوسط ​​من كل السائل جنبا إلى جنب مع توتر سطحه، ويتم احتساب سطح الطاقة الحرة من قطعة الاختبار. طريقة Fowkes بحساب إجمالي الطاقة السطحية (γ) من مجموع المساهمات من التفاعلات التشتت (γd) والتفاعلات γnon التشتت (γp). أدى هذا الأسلوب في سطح الطاقة الحرة من 26.45 م ن / م للالزجاج المطلي منظمة إرهابية أجنبية.

وقد أجريت الطباعة وفقا للإجراء السابق للإنتاج 5 الساحات ملم. وقد تم قياس سمك طبقة المطبوع على الزجاج باستخدام التعريف السطح. تم قياس أقصى سمك في وسط الطبقة المطبوعة أن تكون 2.6 ميكرون. تم قياس النفاذية من الزجاج المطلي باستخدام مطياف الأشعة فوق البنفسجية-VIS. عند طول موجي 700 نانومتر، وقد تم قياس والنفاذية 60٪ لتيو 2 فيلم المطبوعة مقارنة مع 78٪ للزجاج منظمة إرهابية أجنبية.

أنتجت -page = "1"> الأجهزة الضوئية وفقا للمخطط الإجراء أعلاه وتتميز مباشرة بعد التصنيع للحد من تأثير التدهور الناجم عن الماء والأكسجين في الهواء. هناك خمسة معايير الأداء الكهربائية التي تستخدم لتوصيف ومقارنة الخلايا الشمسية 28. ويمكن الحصول على القيمة من الدوائر الحالية قصيرة (أنا الشوري) والجهد الدائرة المفتوحة (V OC) من الجهد الحالي (الرابع) منحنى. هذه يمكن استخدامها لتحديد عامل التعبئة (FF) وكفاءة تحويل الطاقة (η). فرنك فرنسي يعطي نسبة الخلايا الفعلي انتاج الطاقة القصوى للمنتج من الجهد الدائرة المفتوحة وماس كهربائى الحالية 29. هذا هو المعلمة الرئيسية في تقييم أداء الخلايا الشمسية. وFF عالية يعني خسائر الكهروكيميائية منخفضة، في حين أن FF منخفض يشير أن هناك مجالا للتحسين. ومن المعروف أن هناك عدة عوامل تؤثر على FF بما في ذلك نوعية واجهة من الطبقات داخل الخلية. DSالمنبوذة ادراج شركة الأكسدة زوجين يوديد / ثلاثي اليوديد مع كفاءات سجل التقرير 11.9٪ ملء عوامل 0.71 30. تحتاج إلى أن تحدد في ظل ظروف الاختبار القياسية حيث تبلغ درجة حرارة الجهاز 25 ج، توزيع الإشعاع الطيفي للضوء لديه كتلة الهواء 1.5 كل من هذه المعايير، ومجموع الإشعاع قياس (E م) في الخلية الشمسية 100 ميغاواط / سم 2. تم الإبلاغ عن الحد الأقصى النظري لكفاءة التحويل لخلية السندات الإذنية تقاطع واحدة على نطاق واسع 37.7٪ 31، ولكن لDSSCs تم الإبلاغ عن أن أقصى قدر من الكفاءة هي أقرب إلى 15.1٪ مع بداية امتصاص عند 920 نانومتر (32).

تم قياس التيار الناتج والفولتية باستخدام مقياس مصدر في حين أضيئت الخلايا مع 100 ميغاواط / سم 2 مصدر الضوء مزودة مرشح لتتناسب مع توزيع الإشعاع الطيفي مع كتلة الهواء 1.5. وتمت مقارنة النتائج إلى خليةالمنتجة باستخدام تيو 2 طبقة بين الطبيب والبيضاء باستخدام معجون المتاحة تجاريا التي لديها مزيج من الجسيمات التيتانيوم Anatase 20 نانومتر و 450 نانومتر. كانت طبقة المطبوعة على مساحة 0.25 سم 2 وسمك متوسط ​​من 18 ميكرون التي تم قياسها باستخدام التعريف السطح. وأظهرت مقارنة بين أداء الكهروضوئي بين الجهازين في الشكل 1 والجدول 1.

وقد حقق العديد من الدراسات العلاقة بين سماكة طبقة تيو 2 وكفاءة التحويل داخل DSSCs. نتائج تختلف اختلافا كبيرا، مع سماكة الفيلم الأمثل ذكرت من أي مكان ما بين 9.5 ميكرون و 20 ميكرون 33-39. الجدول رقم 1 يحدد سمك من تيو 2 طبقات المطبوعة والكفاءة. سمك النافثة للحبر طباعة تيو 2 هو أقل بكثير من الطبيب البيضاء تيو 2، مما أدىفي أقل كفاءة. والعمل المستقبلي تحقيق في استخدام المواد الرابطة العضوية في صياغة الحبر إلى زيادة سمك طبقة النافثة للحبر الطباعة.

الشكل 1
الشكل 1. منحنيات الأداء من DSSCs مع نفث الحبر المطبوع وطبيب يحتوي على شفرة تيو 2 طبقات. منحنيات الكثافة الحالية / الجهد لDSSCs دمج نفث الحبر المطبوعة تيو 2 طبقة وتيو 2 الطبقات الطبيب البيضاء. الكثافة الحالية ماس كهربائى في الجهاز مع النافثة للحبر طباعة تيو 2 طبقة أقل بكثير من الجهاز مع الطبيب البيضاء تيو 2 طبقة مما أدى إلى انخفاض كفاءة تحويل الشاملة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

قصيرة الدوائر الحالية فتح دائرة الجهد ملء عامل كفاءة سماكة
(مللي أمبير / سم 2) (السيارات)
(٪) (ميكرون)
النافثة للحبر طباعة 9.42 760 0.49 3.5 2.6
طبيب البيضاء 11 756 0.58 4.8 18

الجدول 1. خصائص الأداء الرئيسية للخلايا في الشكل 1. يقارن هذا الجدول المعايير الأساسية للخلية الشمسية بما في ذلك الجهد الدائرة المفتوحة (V OC)، قصيرة الدوائر الحالية (أنا الشوري) التي تحدد كفاءة (η) تحت الضوء المحدد وتعرض حالة. المعلمات سكما يشتمل خلية اتحاد كرة القدم المنتجة باستخدام تيو 2 الطبقات الطبيب البيضاء للمقارنة. العوامل التعبئة (FF) من كلا الجهازين منخفضة جدا وهو ما يرجع عموما إلى مقاومة داخلية عالية داخل الخلية.

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgments

يجري هذا البحث بامتنان بدعم من الهندسة والعلوم الفيزيائية مجلس البحوث (EPSRC) الممول من خلال منحة تدريب الدكتوراه. وقد تم تمويل الوصول المفتوح رسوم معالجة المادة (ناقلات الجنود المدرعة) من خلال مجالس البحوث في المملكة المتحدة (RCUK). يتم توفير كافة البيانات بالكامل في قسم نتائج ورقة. وقد سبق أن نشرت نتائج ممثلة من قبل المؤلفين 42.

ونود أن نشكر الدكتور Senthilarasu سوندارام من جامعة إكستر لمساعدته في تشخيص الأداء الكهربائي للخلايا.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Titanium dioxide Sigma Aldrich 718467
Deionized water  Supplied from a filter in the laboratory
Hydrochloric acid, 2 M (2 N)  Fisher Scientific J/4250/17
Dimethylformamide (DMF) Fisher Scientific D/3840/08
Ethanol VWR Chemicals 20721.33
Dispersing additive  Air Products
Defoaming agent Air Products
Ethylene glycol Fluka 107-21-1
Polyvinylidene fluoride (PVDF) syringe filter VWR International
Cleaning detergent  Fisher Scientific 10335650
Fluorine doped tin oxide (FTO) glass, 8 Ω/sq Pilkington
Ruthenizer dye Solaronix 21613
Pre-cut 60 µm thick thermoplastic sealing film  Solaronix 74301
50 mM Iodide/tri-iodide electrolyte  in acetonitrile Solaronix 31111
Platinum coated FTO glass  Solaronix 74201
Vac'n'Fill Syringe Solaronix 65209
Polyimide tape (6.35 mm) Onecall Farnell 1676087

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

الهندسة، العدد 111، الطباعة النافثة للحبر، ثاني أكسيد التيتانيوم، والطاقة الشمسية، وانخفاض درجة الحرارة، والجسيمات النانوية، الحل، الحبر
الطباعة الرقمية من ثاني أكسيد التيتانيوم للخلايا الشمسية صبغ الحساس
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Cherrington, R., Wood, B. M.,… More

Cherrington, R., Wood, B. M., Salaoru, I., Goodship, V. Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells. J. Vis. Exp. (111), e53963, doi:10.3791/53963 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter