Hybrid $SiO_2-TiO_2$ photoelectrode with different type of layers was investigated in dye-sensitized solar cells (DSSC). Use of a thin layer of nanocrystalline $TiO_2$ would imply reduction in the amount of dye coverage, however, lower amount of dye in the thin films would imply fewer electron generation upon illumination. So, thus, it becomes necessary to include a $SiO_2-TiO_2$ layer for increase light harvesting effect such that the lower photon conversion due to thin layer could be compensated. In this paper reports the use of transparent high surface area $TiO_2$ layer and an additional $SiO_2-TiO_2$ layer, thus ensuring adequate light harvesting in these devices. The best solar conversion efficiency 6.6% under AM 1.5 was attained with a multi-layer structure using $TiO_2$ layer/$SiO_2-TiO_2$ layer/$TiO_2$ layer for the light harvesting and this had resulted to about 44% increase in photocurrent density of dye-sensitized solar cells.
To enhance the power conversion efficiency of dye-sensitized solar cell (DSSC), the surface of titanium dioxide ($TiO_2$) photoelectrode was modified by hydroxylation treatment with $NH_4OH$ solution at $70^{\circ}C$ for 6 h. The $NH_4OH$ solutions of various concentrations were used to introduce the hydroxyl groups on $TiO_2$ surface. As the concentration of $NH_4OH$ was increased, the short-circuit current density ($J_{SC}$) value and conversion efficiency of solar cells were increased because the amount of adsorbed dye molecules on $TiO_2$ surface was increased. As a result of the surface modification to introduce hydroxyl groups, the concentration of adsorbed dye on the $TiO_2$ surface could be improved up to 32.61% without the changes of morphology, surface area and pore volume of particles. The morphology, the specific surface area, the pore volume and the chemical states of $TiO_2$ surface were characterized by using FE-SEM, $N_2$ adsorption-desorption isotherms and XPS measurements. The amount of adsorbed dye and the performance of fabricated cells were analyzed by using UV-Vis absorption spectroscopy and solar simulator.
Alumina particles wrapped in few-layer graphene sheets were prepared by calcining aluminum nitride powders under a mixed gas flow of carbon monoxide and argon. The graphene sheets were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, electron energy loss spectroscopy, and high-resolution transmission electron microscopy. The few-layer graphene sheets, which wrapped around the alumina particles, did not exhibit any diffraction peaks in the XRD patterns but did show three characteristic bands (D, G, and 2D bands) in the Raman spectra. The dye-sensitized solar cell (DSSC) with the alumina particles wrapped in few-layer graphene sheets exhibited significantly improved overall energy-conversion efficiency, compared to conventional DSSC, due to longer electron lifetime.
Dye-sensitized solar cells(DSSCs) have been under investigation for the past decade due to their attractive features such as high energy conversion efficiency and low production costs. The basis for energy conversion in the injection of electrons from a photoexcited stateof a dye sensitizer into the conduction band of the nanocrystalline $TiO_2$ semiconductor upon absorption of light. It is believed that the DSSC is one of the most promising technologies to solve the significant energy problems. In this article, the development trends and perspective of DSSCs were reviewed.
A rapid cooling (quenching) step has been introduced in fabrication of TiO2 photoelectrodes for dye-sensitized solar cells (DSSCs). The quenching process, studied at a fixed sintering temperature, decreased particle size but increased surface roughness without any substantial change in the crystal structure or oxidation state of TiO2 films. Therefore, the change in the DSSC performance induced by the quenching was related closely to the microstructural and morphological changes in the TiO2 films. Smaller particle size and the rough surface of TiO2 films facilitated dye adsorption and increased the number of active reaction sites. In particular, the enlarged number of active reaction sites produced by the quenching process promoted the charge transfer reaction at the TiO2-dye-electrolyte interface, resulting in overall performance improvement of DSSCs. The conversion efficiency of the furnace cooled- and quenched-TiO2 films at 500 ℃ were 4.588% and 5.797%, respectively.
Dye-Sensitized Solar Cell Solar cells(DSSC) were appeared for overcoming global environmental problems and lack of fossil fuel problems. And it is one of study field that is getting into the spotlight lately because manufacturing method is more simple and inexpensive than existing silicon solar cells. Oxide semiconductor is used for adsorption of dye and electron transfer in DSSC study, and $TiO_2$ is used most usually. Overall light conversion efficiency is changed by several elements such as $TiO_2$ particle size and structure, pore size and shape. In this study, we report the solar cell performance of titania$(TiO_2)$ film electrodes with various particle sizes. $TiO_2$ particle size was 16 nm, 25 nm, and mixture of 16nm and 25 nm, and manufactured using Doctor blade method. When applied each $TiO_2$ film to DSSC, the best efficiency was found at 16nm of $TiO_2$ particle. 16nm of $TiO_2$ particle has the highest efficiency compared to the others, because particles with smaller diameters would adsorb more dye due to larger surface area. And in case of the mixture of 16nm and 25 nm, the surface area was smaller than expected. It is estimated that double layer is adsorbed a large amount of chemisorbed dye and improved light scattering leading due to efficiency concentration light than mono layer.
We prepared a working electrode (WE) with a blocking layer (BL) containing 0 ~ 0.5 wt% Ag nano powders to improve the energy conversion efficiency (ECE) of dye sensitized solar cell (DSSC). FESEM and micro-Raman were used to characterize the microstructure and phase. UV-VIS-NIR spectroscopy was employed to determine the adsorption of the WE with Ag nano powders. A solar simulator and a potentiostat were used to confirm the photovoltaic properties of the DSSC with Ag nano powders. From the results of the microstructural analysis, we confirmed that Ag nano powders with particle size of less than 150 nm were dispersed uniformly on the BL. Based on the phase and adsorption analysis, we identified the existence of Ag and found that the adsorption increased when the amount of Ag increased. The photovoltaic results show that the ECE became 4.80% with 0.3 wt%-Ag addition compared to 4.31% without Ag addition. This improvement was due to the increase of the localized surface plasmon resonance (LSPR) of the BL resulting from the addition of Ag. Our results imply that we might be able to improve the efficiency of a DSSC by proper addition of Ag nano powder to the BL.
We improve the energy conversion efficiency (ECE) of a dye sensitized solar cell (DSSC) by preparing a working electrode (WE) with localized surface plasmon resonance (LSPR) by inducing Au thin films with thickness of 0.0 to 5.0 nm, deposited via sputtering. Field emission scanning electron microscopy and atomic force microscopy were used to characterize the microstructure of the blocking layer (BL) of the Au thin films. Micro-Raman measurement was employed to confirm the LSPR effect, and a solar simulator and potentiostat were used to evaluate the photovoltaic properties, including the impedance and the I-V of the DSSC of the Au thin films. The results of the microstructural analysis confirmed that nano-sized Au agglomerates were present at certain thicknesses. The photovoltaic results show that the ECE reached a value of 5.34% with a 1-nm thick-Au thin film compared to the value of 5.15 % without the Au thin film. This improvement was a result of the increase in the LSPR of the $TiO_2$ layer that resulted from the Au thin film coating. Our results imply that the ECE of a DSSC may be improved by coating with a proper thickness of Au thin film on the BL.
In this paper, it is investigated the characteristics of DSSC(Dye Sensitized Solar Cell) with cell area(0.25, 1, 2.25 $cm^2$) and dye absorption time(12, 24, 36 h). Thus, we obtain the following results by using the EIS, UV-VIS, I-V measurement. When the cell area increases, the efficiency decreases to 21~32 percent because of the increase about 40~$60{\Omega}$ of internal impedance regardless of dye absorption time. When the absorption time increases up to 24 hours, the efficiency increases to over 40 percent cause of the reduction of internal impedance regardless of cell area. When the dye absorption time becomes 36 hours, the internal impedance increases and at the same time, in the range of 600~700 nm, as the optical absorption reduces. Therefore, the efficiency decreases to 19~31 percent. When it is absorbed the dye for 24 hours in the smallest cell area which is 0.25 $cm^2$, the DSSC has the best efficiency (7.11 %).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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