The dye-sensitized solar cell (DSSC) is a device for the conversion of visible light into electricity, based on the sensitization of wide bandgap semiconductors. The performance of the cell mainly depends on a dye used as sensitizer. The absorption spectrum of the dye and the anchorage of the dye to the surface of $TiO_2$ are important parameters determining the efficiency of the cell. Generally, transition metal coordination compounds(ruthenium polypyridyl complexes) are used as the effective sensitizers, due to their intense charge-transfer absorption in the whole visible range and highly efficient metal-to ligand charge transfer. However, ruthenium polypyridyl complexes contain a heavy metal, which is undesirable from point of view of the environmental aspects. Moreover, the process to synthesize the complexes is complicated and costly. Alternatively, organic dyes can be used for the same purpose with an acceptable efficiency. The advantages of organic dyes include their availability and low cost. We designed and synthesized a series of organic sensitizers containing long wavelength absorption-chromophores for the dye sensitized solar cell. The DSSC composed of Blue-chromophores for the sensitization absorbed long wavelength region which is different also applied into the dye-cocktail (mixing) system. The photovoltaic property of DSSCs organic long wavelength absorption-chromophores were measured and evaluated by comparison with that of individual chromophores.
Kim, Sangah;Jung, Miran;Lee, Minkyung;Kim, Jaehong
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2011.05a
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pp.118.1-118.1
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2011
The dye-sensitized solar cell (DSSC) is a device for the conversion of visible light into electricity, based on the sensitization of wide bandgap semiconductors. The performance of the cell mainly depends on a dye used as sensitizer. The absorption spectrum of the dye and the anchorage of the dye to the surface of TiO2 are important parameters determining the efficiency of the cell. Generally, transition metal coordination compounds(ruthenium polypyridyl complexes) are used as the effective sensitizers, due to their intense charge-transfer absorption in the whole visible range and highly efficient metal-to ligand charge transfer. However, ruthenium polypyridyl complexes contain a heavy metal, which is undesirable from point of view of the environmental aspects. Moreover, the process to synthesize the complexes is complicated and costly. Alternatively, organic dyes can be used for the same purpose with an acceptable efficiency. The advantages of organic dyes include their availability and low cost. We designed and synthesized a series of organic sensitizers containing long wavelength absorption-chromophores for the dye sensitized solar cell. The DSSC composed of Blue-chromophores for the sensitization absorbed long wavelength region which is different also applied into the dye-cocktail (mixing) system. The photovoltaic property of DSSCs organic long wavelength absorption-chromophores were measured and evaluated by comparison with that of individual chromophores.
Many researches have been carried out to improve light absorption in the crystalline silicon solar cell fabrication. The rear reflection is applied to increase the path length of light, resulting in the light absorption enhancement and thus the efficiency improvement mainly due to increase in short circuit current. In this paper, we manufactured the silicon solar cell using the mono crystalline silicon wafers with $156{\times}156mm^2$, 0.5~3.0 ${\Omega}{\cdot}cm$ of resistivity and p-type. After saw damage removal, the dielectric film ($SiN_x$)on the back surface was deposited, followed by surface texturing in the KOH solution. It resulted in single-side texturing wafer. Then the dielectric film was removed in the HF solution. The silicon wafers were doped with phosphorus by $POCl_3$ with the sheet resistance 50 ${\Omega}/{\Box}$ and then the silicon nitride was deposited on the front surface by the PECVD with 80nm thickness. The electrodes were formed by screen-printing with Ag and Al paste for front and back surface, respectively. The reflectance and transmittance for the single-sided and double-sided textured wafers were compared. The double-sided textured wafer showed higher reflectance and lower transmittance at the long wavelength region, compared to single-sided. The completed crystalline silicon solar cells with different back surface texture showed the conversion efficiency of 17.4% for the single sided and 17.3% for the double sided. The efficiency improvement with single-sided textured solar cell resulted from reflectance increase on back surface and light absorption enhancement.
Light scattering enhancement is widely used to enhance the optical absorption efficiency of dye-sensitized solar cells. In this work, we systematically analyzed the effects of spherical voids distributed as light-scattering centers in photoanode films made of an assembly of zinc oxide nanoparticles. Spherical voids in electrode films were formed using a sacrificial template of polystyrene (PS) spheres. The diameter and volume concentration of these spheres was varied to optimize the efficiency of dye-sensitized solar cells. The effects of film thickness on this efficiency was also examined. Electrochemical impedance spectroscopy was performed to study electron transport in the electrodes. The highest power conversion efficiency of 4.07 % was observed with $12{\mu}m$ film thickness. This relatively low optimum thickness of the electrode film is due to the enhanced light absorption caused by the light scattering centers of voids distributed in the film.
We have studied the effective optical absorption power of Si solar cell with $SiO_2$-antireflection layer based on a mathematical modelling of AM(air mass)1 spectrum and Si refractive index in the wavelength range(0.4 $\mu\textrm{m}\leq$λ$\leq$$0.97\mu\textrm{m}$). The effective optical absorption power obtained from the theoretical calculation was 450 and 520 W/$\m^2$ for the Si solar cells with $SiO_2$-antireflection layer of 500$\AA$ and 1000$\AA$, respectively. The optimum thickness of $SiO_2$-antireflection layer showing the minimum reflection loss was about 1000$\AA$ in the computer simulation. Two kinds of Si solar cells named EBS(500$\AA$) and EBS(l000$\AA$) were fabricated to evaluate the effect of $SiO_2$-antireflection layer thickness on the optical absorption. The epitaxial base Si cell with $SiO_2$-antireflection layer of 1000$\AA$ [EBS(l000$\AA$)] showed the output power improvement of about 15% upon the EBS(500$\AA$) cell due to larger absorption of effective optical power under illumination of AM1, 1 sun.
The purpose of this study is to present the simulation results and an overview of the performance assessment of a solar heating & cooling system by means of the $200m^2$ evacuated tube solar collector. The simulation was carried out using the thermal simulation code TRNSYS with new model of a single-effect LiBr/$H_{2}O$ absorption chiller developed by this study. The calculation was performed for yearly long-term thermal performance and for two design factors: the solar hot water storage tank and the cold water storage tank. As a result, it was anticipated that the yearly mean system efficiency is 46.7% and the solar fraction for the heating, cooling and hot water supply are about 84.4 %, 41.7% and 72.4%, respectively.
Kim, In Ae;Shin, Hyo Soon;Yeo, Dong Hun;Jeong, Dae Yong
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.26
no.12
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pp.909-914
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2013
CIGS is one of thin film solar cell and has been studied so much, because of the possibility of low price and high efficiency. Until now, co-evaporation and sputtering were typical method to prepare CIGS absorption layer, and a few company commercialized solar cell by these method. However, non-vacuum process which has been studied for long time has not been progressed, though the merit of low price. Especially, aerosol deposition method has not been reported, because it is difficult to prepare a large quantity of various CIGS powder. In this study, CIGS powder was synthesized by mechanochemical method and CIGS absorption layer was deposited by aerosol deposition method. The thickness of the CIGS layer was controlled by the number of deposition and the surface roughness of it was affected by the amount of flow gas. And, also, I-V curve of it appeared metallic property in the case of 'as deposition'. After heat treatment in Se-rich atmosphere, the electrical property of it changed to a semiconductor. CdS and transparent conduction layer were formed by a typical method on it for solar cell. The efficiency of cell was appeared 0.19%. Though the efficiency was low because of the disharmony in the after-process, it was conformed that CIGS solar cell could be prepared by aerosol deposition.
Recently, the nanofluid which is stably dispersing or suspending of nanoparticles in the conventional heat transfer fluids (HTF) such as water and ethylene glycol has attracted significant interests as a solar thermal energy absorbing medium because they have excellent absorption and thermophysical properties compared to the typical HTF. In the present study, the efficiency of nanofluid-based flat-plate solar collector is analytically evaluated using the theoretical model of energy balance equation. The theoretical model considers the incoming solar radiation as a volumetric heat generation and the water-based single wall carbon nanohorn(SWCNH) nanofluid is used as a solar energy absorbing medium. Finally, the efficiency of nanofluid-based collector is calculated according to the volume fraction of SWCNH using the analytical solution.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.6
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pp.1169-1174
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2011
CdTe thin-film solar cell technology is well known that it can theoretically improve its conversion efficiency and manufacturing costs compared to the conventional silicon solar cell technology, due to its optical band gap energy (about 1.45eV) for solar energy absorption, high light absorption capability and low cost requirements for producing solar cells. Although the prior studies obtained the high light absorption, CdTe thin film solar cell has not been come up to the sufficient efficiency yet. So, doping method was selected for the improvement of the electrical characteristics in CdTe solar cells. Some elements including Cu, Ag, Cd and Te were generally used for the p-dopant as substitutional acceptors in CdTe thin film. In this study, the sputtering-deposited CdTe thin film was immersed in $AgNO_3$ solution for ion exchange method to dope Ag ions. The effects of immersion temperature and Ag-concentration were investigated on the optical properties and electrical characteristics of CdTe thin film by using Auger electron spectroscopy depth-profile, UV-visible spectrophotometer, and a Hall effect measurement system. The best optical and electrical characteristics were sucessfully obtained by Ag doping at high temperature and concentration. The larger and more uniform diffusion of Ag ions made increase of the Ag ion density in CdTe thin film to decrease the series resistance as well as mede the faster diffusion of light by the metal ions to enhance the light absorption.
This paper reviews the current status of R&D work on selective absorber materials. For the efficient utilization of solar energy, various types of selective absorber materials are being used for solar hot water heaters. Many selective absorbers which have been proposed and designed up to data are classified according to the absorption mechanisms. Temperature-time cycle method is often recommended for the measurement of solar absorptance. In addition, conversion efficiency of the solar collector with selective surface is compared with one with black paint surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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