Dye-sensitized solar cells(DSSCs) based on $TiO_2$ film photo anode incorporated with different amount of grapheme nanosheet(GNS) are fabricated and their photovoltaic performance are investigated. The $TiO_2$-GNS composite electrode has been prepared by a direct mixing method. The DSSC performance of this composite electrode was measured using N3 dye as a sensitizer. The performance of DSSCs using the $TiO_2$-GNS composite electrodes is dependent on the GNS loading in the electrodes. The results show that the DSSCs incorporating 0.01 wt% GNS in $TiO_2$photo anode demonstrates a maximum power conversion efficiency of 5.73%, 26% higher than that without GNS. The performance improvement is ascribed to increased N3 dye adsorption, the reduction of electron recombination and back transport reaction as well as enhancement of electron transport with the introduction of GNS. The presence of both $TiO_2$(anatase) and GNS has been confirmed by FieldEmission Scanning Electron Microscopy(FE-SEM). The decrease in recombination due to GNS in DSSCs has been investigated by the Electrochemical Impedance Spectroscopy.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.13
no.1
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pp.48-57
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2013
This paper presents a power management system of the dye-sensitized solar cell (DSSC) for ubiquitous sensor network (USN) applications. The charge pump with a luminance-controlled oscillator regulates the load impedance of the DSSC to track the maximum power point (MPP) under various light intensities. The low drop-out regulator with a hysteresis comparator supplies intermittent power pulses that are wide enough for USN to communicate with a host transponder even under dim light conditions. With MPP tracking, approximately 50% more power is harvested over a wide range of light intensity. The power management system fabricated using $0.13{\mu}m$ CMOS technology works with DSSC to provide power pulses of $36{\mu}A$. The duration of pulses is almost constant around $80{\mu}s$ (6.5 nJ/pulse), while the pulse spacing is inversely proportional to the light intensity.
Blocking layers with nano carbon blacks (NCBs) were prepared by adding 0.0 ~ 0.5 wt% NCBs to the $TiO_2$ blocking layer. Then, dye sensitized solar cells (DSSCs) were fabricated with a $0.45cm^2$ active area. TEM and micro-Raman spectroscopy were used to characterize the microstructure and phases of the NCBs, respectively. Optical microscopy and AFM were used to analyze the microstructure of the $TiO_2$ blocking layer with NCBs. UV-VIS-NIS spectroscopy was used to determine the band gap of the $TiO_2$ blocking layer with NCBs. A solar simulator and potentiostat were used to determine the photovoltaic properties and impedance of DSSCs with NCBs. The energy conversion efficiency (ECE) increased from 3.53 to 6.20 % when the NCB content increased from 0.0 to 0.3 wt%. This indicates that the effective surface area and electron mobility increased in the $TiO_2$ blocking layer with NCBs. However, the ECE decreased when the NCB content was increased to over 0.4 wt%. This change occurred because the effective electron transport area decreased with the addition of excessive NCBs to the $TiO_2$ blocking layer. The results of this study suggest that the ECE of DSSCs can be enhanced by adding the appropriate amount of NCBs to the $TiO_2$ blocking layer.
Lee Byung-In;Lee Sang-Yong;Jung Byung-Hwan;Choe Gyu-Ha
Proceedings of the KIPE Conference
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2003.11a
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pp.81-84
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2003
For increasing power of photovoltaic systems, serial and parallel connection needed. In parallel connection, a desirable characteristic of parallel-connected supply system is that individual converters share the load current equally and stably. The current sharing(CS) can be implemented using two approaches. The first one, known as a Droop method, and the other is Active current-sharing. In Droop method, current distribution characteristics relies on the high output impedance of each converter. This scheme is more simple and no need interconnections. but also has a disadvantages of degrading current sharing characteristics. In this paper, using droop method at multiful-parallel connection with it's convenience and simplicity.
Kim, Hyun-Ju;Lee, Dong-Yun;Koo, Bo-Kun;Lee, Won-Jae;Song, Jae-Sung
Proceedings of the KIEE Conference
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2005.07c
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pp.2016-2018
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2005
Dye-sensitized solar cell (DSC) consist of oxidation semiconduction electrode, electrolyte and counter electrode. Among these, Pt as counter electrode of DSC plays a role in helping redox reaction of iodine ions in electrolyte, also, transferring electrons into electrolyte. In this case, it is expected that characteristics of Pt electrodes strongly depend on fabrication process and its surface condition. In this study, electrochemical behavior of the electro-plated Pt electrode was compared with that of the sputtered Pt electrode, using cyclic-voltammetry and impedance spectroscopy (PARSTATE 2273, by AMETEK). Surface morphology of Pt electrode was investigated by AFM (XE-100, by PSIA). As a result, it was considered that electrochemical properties of sputtered Pt electrode is superior to that of electro-plated Pt electrode.
PV array, which is generally installed in the outside, has the possibility to be damaged by high voltage doc to lightning. Because the surge characteristic of PV array has not been fully identified yet, there is the very important issue whether PV array should be connected with ground or not. In this paper, a basic model of PV array is provided considering solar cell's barrier capacitance and ground capacitance for analysis of surge characteristics.
In this study, the $TiO_{2}/V_{2}O_{5}$ hybrid semiconductors were prepared by mixing $TiO_{2}$ and $V_{2}O_{5}$, and a subsequent smash process to reduce the recombination of electron and improve the efficiency of solar cells. Dye-sensitized solar cells were constructed using the resultant hybrid semiconductor, and their electrochemical properties were also investigated. The photocurrent-voltage curve obtained with the cells indicated a significant increase in the efficiency from 2.9 to 5.7% by the factor of 2 compared to the result obtained only with $TiO_{2}$. It is believed that the introduction of $V_{2}O_{5}$ effectively transport electrons in the $TiO_{2}$ conduction band to FTO glass and suppress recombination with the dye and/or the electrolyte, thus yielding an efficient performance of the dye sensitized solar cell. The impedance values also indicated a decrease of resistance in the interface of $TiO_{2}$/dye/electrolyte supporting the constructive contributions of the smashed $TiO_{2}/V_{2}O_{5}$ hybrid semiconductors for the efficiency.
We prepared a counter electrode by electroplating Ni as underlayer and Pt as plating layer on the FTO glass to increase the efficiency of dye-sensitized solar cell (DSSC). We found an excellent adhesion between Ni underlayer and FTO glass when Ni underlayer was electroplated at $10mA/cm^2$ for 2 min on FTO glass. We observed Ni and Pt metal diffraction peaks by XRD analysis when Ni underlayer was electroplated at $10mA/cm^2$ for 2 min, and Pt layer was electroplated at $5mA/cm^2$ for 1 min on the Ni underlayer. Photovoltaic performance and impedance analysis of DSSCs fabricated with this counter electrode shows the highest efficiency of 5.6% and the lowest resistance of 75 ohm.
Jo, Seulki;Lee, Kyungjoo;Song, Sangwoo;Park, Jaeho;Moon, Byungmoo
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2011.11a
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pp.57.2-57.2
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2011
Dye-sensitized solar cells (DSSC) have recently been developed as a cost-effective photovoltaic system due to their low-cost materials and facile processing. The production of DSSC involves chemical and thermal processes but no vacuum is involved. Therefore, DSSC can be fabricated without using expensive equipment. The use of dyes and nanocrystalline $TiO_2$ is one of the most promising approaches to realize both high performance and low cost. The efficiency of the DSSC changes consequently in the particle size, morphology, crystallization and surface state of the $TiO_2$. Nanocrystalline $TiO_2$ materials have been widely used as a photo catalyst and an electron collector in DSSC. Front electrode in DSSC are required to have an extremely high porosity and surface area such that the dyes can be sufficiently adsorbed and be electronically interconnected, resulting in the efficient generation of photocurrent within cells. In this study, DSSC were fabricated by an screen printing for the $TiO_2$ thin film. $TiO_2$ nanoparticles characterized by X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscope (SEM) and scanning auger microscopy (SAM) and zeta potential and electrochemical impedance spectroscopy(EIS).In addition, DSSC module was modeled and simulated using the SILVACO TCAD software program. Improve the efficiency of DSSC, the effect of $TiO_2$ thin film thickness and $TiO_2$ nanoparticle size was investigated by SILVACO TCAD software program.
We studied the formation of nickel nano thin film that have various electrochromic properties. Nickel thin film having various thickness will apply photoelectronic devices, specially, electrochromic devices. These devices will apply lens, battery, glass and solar cell that have light, thin, simple and small that applied nanotechnology and quantum dot. Nickel thin film was coated by electrochemical method on ITO electrode. We studied the thin film properties by Cyclic voltammetry, Chronoamperometry. Impedance. X-ray diffraction analysis and Atomic force microscopy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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