Visible light-sensitive $TiO_2$ and ZnO nanostructure materials have attracted great attention as the promising material for solar energy conversion systems such as photocatalysts for water splitting and environmental purification as well as nano-biosensors. Success of their applications relies on how to control their surface state behaviors related to the exciton dynamics and optoelectronic properties. In this paper, we briefly review some recent works on single nanoparticle photoluminescence (PL) technique and its application to observation of their surface state behaviors which are raveled by the conventional ensemble-averaged spectroscopic techniques. This review provides an opportunity to understand the temporal and spatial heterogeneities within an individual nanostructure, allowing for the potential use of single-nanoparticle approaches in studies of their photoenergy conversion and nano-scale optical biosensing.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.12
no.3
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pp.123-126
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2011
Titanium dioxide ($TiO_2$) thin films were deposited by the sol-gel method with a surfactant-assisted mechanism. Its application for dye-sensitized solar cells (DSSCs) was investigated. Brunauer-Emmett-Teller, X-ray diffraction and field emission scanning electron microscopy techniques were used to characterize the surface characteristics of thin films. Photovoltaic-current density measurements were performed to determine the photoelectrochemical properties of the thin films and the performance of DSSCs. Energy conversion efficiency of about 6.1% was achieved for cells with conductive glass under illumination with AM 1.5 (100 $mWcm^{-2}$) simulated sunlight. Investigation showed higher photo-energy conversion efficiency for mesoporous $TiO_2$ nanocrystalline films used in DSSCs relative to commercially available Degussa P25 films.
PURPOSE. This study evaluated the depth of cure of resin composite cured by light through a translucent fiber post. MATERIALS AND METHODS. The opaque plastic tubes in various lengths of 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 mm. were filled with resin composite in which two different translucent fiber posts were inserted into the center and photo-polymerized for 40 seconds. The degree of conversion of the cured composite at bottom surface were examined using Fourier transform infrared attenuated total reflection spectrometer (FTIR/ATR) at 0.1, 0.5 and 1.0 mm apart from the post surface. RESULTS. The degree of conversion of the 0.1 mm, 0.5 mm, 1.0 mm apart from the post surface was highest at the 2 mm level and continuously decreased when the distance from the light source was increased and drastically decreased when the depth from the top of the post was greater than 4-6 mm. For each level, the highest degree of conversion was at 0.1 mm from the post surface and decreased continuously when the distance apart from the post surface was increased. CONCLUSION. The quantity of light transmission depends on the type of post and the light transmission capability of the post, especially after 4-6 mm depth and the area further apart from the post surface, are insufficient for clinical light activation of resin composite.
Titanium nanotubes (TNT) of various lengths ranging from $0.34^{\circ}C$ to a maximum of $8.9^{\circ}C$ were prepared by anodizing a titanium metal sheet in an electrolyte containing fluorine ion ($F^-$) of HF, NaF and $NH_4F$. When TNT prepared by anodizing was calcined at $450^{\circ}C$, anatase crystals with photo activity were formed. The TNT-based dye-sensitized solar cell (DSSC) showed a maximum conversion efficiency of 4.71% when the TNT length was $2.5{\mu}m$. This value was about 18% higher than photo conversion efficiency of the FTO-based DSSC coated with titania paste. And the short circuit current density ($J_{sc}$) of the TNT-DSSC was $9.74mA/cm^2$, which was about 35% higher than the $7.19mA/cm^2$ of FTO-DSSC. The reason for the higher conversion efficiency of TNT-DSSC solar cells is that photoelectrons generated from dyes are rapidly transferred to the electrode surface through TNT, and the recombination of photoelectrons and dyes is suppressed.
Hwang, Yoonjung;Lim, Ye Seul;Lee, Byung-Seok;Park, Young-Il;Lee, Doh-Kwon
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.471.2-471.2
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2014
We demonstrate here that an improvement in precursor film density (green density) leads to a great enhancement in the photovoltaic performance of CuInSe2 (CISe) thin film solar cells fabricated with Cu-In nanoparticle precursor films via chemical solution deposition. A cold-isostatic pressing (CIP) technique was applied to uniformly compress the precursor film over the entire surface (measuring 3~4 cm2) and was found to increase its relative density (particle packing density) by ca. 20%, which resulted in an appreciable improvement in the microstructural features of the sintered CISe film in terms of lower porosity, reduced grain boundaries, and a more uniform surface morphology. The low-bandgap (Eg=1.0 eV) CISe PV devices with the CIP-treated film exhibited greatly enhanced open-circuit voltage (VOC, from 0.265 V to 0.413 V) and fill factor (FF, from 0.34 to 0.55), as compared to the control devices. As a consequence, an almost 3-fold increase in the average power conversion efficiency, 3.0 to 8.2% (with the highest value of 9.02%), was realized without an anti-reflection coating. A diode analysis revealed that the enhanced VOC and FF were essentially attributed to the reduced reverse saturation current density (j0) and diode ideality factor (n). This is associated with the suppressed recombination, likely due to the reduction in recombination sites such as grain/air surfaces (pores), inter-granular interfaces, and defective CISe/CdS junctions in the CIP-treated device. From the temperature dependences of VOC, it was confirmed that the CIP-treated devices suffer less from interface recombination.
Preparation of $TiO_2$ Film by the Dip-coating Method and its Application to photo-electrochemical Electrodes. $TiO_2$ film of n-type semiconductor has been of great interest as a material for solar energy conversion. For its practical application, the dip-coating method has been applied to prepare $TiO_2$ (anatase) film on the nesa glass substrate. Films up to about $1.8{\mu}m$ in thickness can be obtained by repeating the operation, dipping $\to$ pulling up $\to$ drying $\to$ heating at $500^{\circ}C$ for 10 minute. Heating temperature at $500^{\circ}C$ was adopted to convert $TiO_2$ gels into $TiO_2$ crystalline films. The $TiO_2$ films showed the maximum photocurrent ($14mA/cm^2$) at the film thickness of about $1.8{\mu}m$. It was also found that the additional heating at $500^{\circ}C$ for about 20 minutes improved remarkably the photo current of the $TiO_2$ films.
The interest in perovskite solar cells has been skyrocketed owing to their rapid progress in efficiency in recent years. Here, we report the effect of non-stoichiometry in the methylammonium lead trihalide ($MAPbI_3$) precursors used in a solution process with different MAI : $PbI_2$ ratios of 1 : 0.96, 1 : 1.10, 1 : 1.15, and 1:1.20. With an increase in the $PbI_2$ content, the $PbI_2$ secondary phase was found to form at grain boundary region of perovskite thin films, as evidenced by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). In terms of device performance, open-circuit voltage in particular is significantly improved with increasing the molar ratio of $PbI_2$, which is possibly ascribed to the reduction in recombination sites at grain boundary of perovskite and hence the prolonged life time of light-generated carriers according to the reported. As a result, the $PbI_2-excess$ devices exhibited a higher power conversion efficiency compared to the MAI-excess ones.
To develop photo-sensitizers for dye-sensitized solar cells (DSCs) used in harvesting sunlight and transferring solar energy into electricity, we synthesize novel Ru(II) polypyridyl dyes and describe their characterization. We also investigate the photo-electrochemical properties of DSCs using these sensitizers. New dyes contain chromophore unit of dafo (4,5-diazafluoren-9-one) or phen-dione (1,10-phenanthroline-5,6-dione) instead of the nonchromophoric donor unit of thiocyanato ligand in cis-[RuII(dcbpy)2(NCS)2] (dcbpy = 4,4'-dicarboxy- 2,2'-bipyridine) coded as N3 dye. For example, the photovoltaic data of DSCs using [RuII(dcbpy)2(dafo)](CN)2 as a sensitizer show 6.85 mA/cm2, 0.70 V, 0.58 and 2.82% in short-circuit current (Jsc ), open-circuit voltage (Voc), fill factor (FF) and power conversion efficiency (Eff), which can be compared with those of 7.90 mA/ cm2, 0.70 V, 0.53 and 3.03% for N3 dye. With the same chelating ligand directly bonded to the Ru metal in the complex, the CN ligand increases the Jsc value by double, compared to the SCN ligand. The extra binding ability in these new dyes makes them more resistant against ligand loss and photo-induced isomerization within octahedral geometry.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.5
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pp.67-73
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2013
The conversion of solar radiation into electrical energy by Photo-Voltaic (PV) effect is a very promising technology, being clean, silent and reliable, with very small maintenance costs and small ecological impact. The output power produced by the PV panels depends strongly on the incident light radiation. The continuous modification of the sun-earth relative position determines a continuously changing of incident radiation on a fixed PV panel. The point of maximum received energy is reached when the direction of solar radiation is perpendicular on the panel surface. Thus an increase of the output energy of a given PV panel can be obtained by mounting the panel on a solar tracking device that follows the sun trajectory. Tracking systems that have two axes and follow the sun closely at all times during the day are currently the most popular. This paper presents research conducted into the performance of Solar tracking system with photosensors. The results show that an optimized dual-axis tracking system with photosensor performance and analysis. From the obtained results, it is seen that the sun tracking system improves the energy and energy efficiency of the PV panel.ti-junction CPV module promises to accelerate growth in photovoltaic power generation.
광전변화소자(Photo electric conversion device)는 광전효과-내부 광전효과(광도전 및 광기전력) 및 외부광전효과(광전자방출)을 이용하여 광을 전기신호로 변화시키는 소자를 광전자소자라 하며, 광전자 및 양자전자공학의 발전과 함께 많은 개발이 되고 있다. 이 광전변환소자는 주로서 고체박막의 재료를 이용하며, 소자의 소형화, 고성능화, 고신뢰성등의 요구와 함께 광전기술연구가 활발하게 진행되고 있다. 현재 광전소자의 광의 파장은 가시부만이 아니고, X선으로 부터 적외선까지에 걸쳐 있다. 이 파장에 대응하여 각종의 단결정이 필요하고, 소자의 설계가 요구된다. 이들의 응용은 소자의 광의 발진, 증폭, 검출의 소자만이 아니고 변조, 편향, 기록, 전달로등 다종다양의 기능을 갖는 소자가 요구되고 있다. 이들의 Optoelectronic Device의 연구가 활발하게 진행되어 새로운 광전소자의 제품이 개발되고 있어, 이에 대한 소개를 하고져 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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