Although vertically aligned one-dimensional (1D) structure has been considered as efficient forms for photoelectrode, development of efficient 1D nanostructured photocathode are still required. In this sense, we recently demonstrated a simple fabrication route for CuInS2 (CIS) nanorod arrays from aqueous solution by template-assisted growth-and-transfer method and their feasibility as a photoelectrode for water splitting. In this study, we further evaluated the photoelectrochemical properties surface-modified CIS nanorod arrays. Surface modification with CdS and ZnS was performed by successive ion layer adsorption and reaction (SILAR) method, which is well known as suitable technique for conformal coating throughout nanoporous structure. With surface modification of CdS and ZnS, both photoelectrochemical performance and stability of CuInS2 nanorod arrays were improved by shifting of the flat-band potential, which was analyzed both onset potential and Mott-schottky plot.
The $TiO_2$ nanofiber doped $TiO_2$ electrode area applied to dye-sensitized solar cells(DSSCs). The mixtures of $TiO_2$ nanofiber to $TiO_2$ photoelectrode has larger surface area than $TiO_2$ photoelectrode. In this research added 2.5, 5 and 10wt% $TiO_2$ nanofibers and the optimum condition of 5 wt% $TiO_2$ nanofiber's high surface area contributing the improvement of short-circuit photocurrent. The open-circuit voltage was 0.7V and solar energy conversion efficiency was 5.4%.
Oxide substrates in semiconductor-sensitized solar cells (SSSCs) have a great impact on their performance. $TiO_2$ has long been utilized as an oxide substrate, and other alternatives such as ZnO and $SnO_2$ have also been explored due to their superior physical properties over $TiO_2$. In the development of high-performance SSSCs, it is of significant importance to understand the effect of oxides on the electron injection and charge recombination as these two are major factors in dictating solar cell performance. In addition, elucidating the relationship between these two critical processes and solar cell performance in each oxide is critical in building up the basic foundation of SSSCs. In this study, ultrafast pump-probe laser spectroscopy and open-circuit decay analysis were conducted to examine the characteristics of three representative oxides ($TiO_2$, ZnO, and $SnO_2$) in terms of electron injection kinetics and charge recombination, and the implication of results is discussed.
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.
To replace the based on silicon solar cells, the third generation solar cells, Dye-sensitized solar cells (DSSCs), is low fabrication than silicon solar cells, environmentally friendly and can be applied to various field. For this reason, the DSSCs have been continuously researched. But DSSCs have one drawback that is the low power conversion efficiency (PCE) than silicon solar cells. To solve the problem, we used the backr-eflector the Al foil that can be easily obtained from the surrounding in order to improve the efficiency of the DSSCs. Easily detachable Al foil back-reflector increases the photocurrent by enhancing the harvesting light because the discarded light is reused. It also leads to enhance the power conversion efficiency (PCE). In addition, we compared with the efficiency of the DSSCs that is applied and does not be applied with back-reflector according to the thickness of the TiO2 photoelectrode. When the back-reflector is applied to DSSCs, the photocurrent is increased. It leads to affect the efficiency. We used to solar simulator and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) to confirm the PCE and resistance. The DSSCs were also measured by External Quantum effect (EQE). At the same time, FE-SEM and XRD were used to confirm the thickness of layer and crystal structural of photoelectrode.
A Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) nanowire photoelectrode was produced using a simple metal evaporation method at low synthesis temperature (< $540^{\circ}C$). The nanowire electrodes have large surface area compared with that of flat ITO thin film, and show low electrical resistivity of $5.6{\times}10^{-3}{\Omega}cm$ at room temperature. In order to apply ITO nanowires to the photoelectrodes of dye-sensitized solar cell (DSSC), those surfaces were modified by $TiO_2$ nanoparticles using a chemical bath deposition (CBD) method. The conversion efficiency of the fabricated $TiO_2$/ITO nanostructure-based DSSC was obtained at 1.4%, which was increased value by a factor of 6 than one without ITO nanowires photoelectrode. This result is attributed to the large surface area and superior electrical property of the ITO nanowires photoelectrode, as well as the structural advantages, including short diffusion length of photo-induced electrons, of the fabricated $TiO_2$/ITO nanostructure-based DSSC.
In this study, $TiO_2$ nanotubes with different morphologies were prepared in the electrolyte consisting of ethylene glycol, ammonium fluoride($NH_4F$), and deionized water($H_2O$) by controlling the voltage and time in the anodization method. Thicknesses and pore sizes of these $TiO_2$ nanotubes were measured to interpret the relationship between anodization conditions and $TiO_2$ nanotube morphologies. Element contents in the $TiO_2$ nanotubes were detected for further analysis of $TiO_2$ nanotube characteristics. Photoelectrolyticdecolorization efficiencies of the $TiO_2$ nanotube plates with various morphologies were tested to clarify the morphology that a highly active $TiO_2$ nanotube plate should have. Influences of applied voltage in photoelectrolysis processes and sodium sulfate($Na_2SO_4$) concentration in wastewater on the decolorization efficiency were also studied. To save the equipment investment cost in photoelectrolysis methods, a two-photoelectrode system that uses the $TiO_2$ nanotube plates as photoanode and photocathode instead of adding other counter electrodes was studied. Compared with single-photoelectrode system that uses the $TiO_2$ nanotube plate as photoanode and titanium plate as cathode on the view of the treatment of dye wastewater containing different amounts of salt. As a result, a considerably suitable voltage was strictly needed for enhancing the photoelectrolyticdecolorization effect of the two-photoelectrode system but if salts exist in wastewater, an excellent increase in the decolorization efficiency can be obtained.
본 연구에서는 염료감응형 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 여러 조건에서 $TiO_2$에 불소를 도핑한 후 이를 이용하여 광전극을 제조하고 그 전기화학적 특성을 평가하였다. 불소 도핑된 $TiO_2$를 이용하여 제조된 염료감응형 태양전지의 에너지 전환 효율을 전류-전압 곡선을 통하여 계산하였다. $TiO_2$ 광전극을 불소 도핑함으로써 에너지 전환 효율이 최대 3배 이상 향상되었다. 이와 같은 결과는 불소 도핑 후 에너지 준위가 감소된 $TiOF_2$가 $TiO_2$와 혼재됨으로써 광전극 내에 용이한 전자 전달이 가능하고 이로 인하여 염료 감응형 태양전지의 효율이 향상된 것으로 여겨진다. 이는 IMPS (intensity-modulated photocurrent spectroscopy) 및 IMVS (intensity-modulated photovoltage spectroscopy) 분석에서도 불소가 도핑됨으로써 전자 전달이 빨라지고, 전자 재결합은 느려지는 결과를 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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