Zastosowanie ditlenku tytanu domieszkowanego niemetalami w ogniwach fotowoltaicznych

• Autorzy: Siuzdak K. , Vignau L. , Lisowska-Oleksiak A.

Warianty tytułu

EN

Application of non-metal doped titanium dioxide in photovoltaic cells

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Nowe, fotoaktywne materiały mają szczególne znaczenie w badaniach nad otrzymaniem wydajnych ogniw tzw. trzeciej generacji. W przypadku dwóch tego rodzaju urządzeń: barwnikowych ogniw fotowoltaicznych (ang. dye sensitized solar cells, DSSC) [1] czy ogniw organicznych o tzw. strukturze odwróconej (ang. inverted organic solar cells, I-PV) [2] bardzo ważną rolę odgrywa ditlenek tytanu. W ogniwach typu DSSC oraz I-PV zaproponowano wykorzystanie ditlenku tytanu domieszkowanego siarką (S-TiO2), azotem (N-TiO2) oraz jodem (I-TiO2) [3] – materiałów, które charakteryzują się węższą przerwą energetyczną niż czysty TiO2 i wykazują aktywność w świetle widzialnym. Domieszkowany TiO2 zastosowano jako cienką warstwę buforową (100 nm) w ogniwach organicznych o odwróconej strukturze, a jako warstwę porowatą (3 μm) w barwnikowych ogniwach fotowoltaicznych. Wykorzystanie N-TiO2 oraz I-TiO2 w ogniwach typu I-PV prowadzi do otrzymania wyższych wydajności konwersji energii promieniowania na energię elektryczną (odpowiednio PCE = 1,67% oraz 1,20%), niż gdy warstwę buforową ogniwa tworzył czysty ditlenek tytanu (PCE = 1,00%). Ponadto dla urządzeń z domieszkowanym TiO2 obserwuje się większą stabilność, która przejawiała się w zachowaniu wartości poszczególnych parametrów ogniwa (Voc, ISC, FF, PCE) przez najdłuższy okres czasu. Dla ogniw DSSC o konfiguracji FTO/X-TiO2/N3/elektrolit/Pt/FTO (X – atom domieszki, N3 – standardowy, handlowo dostępny barwnik), w których jedyną zmienną był rodzaj materiału anodowego, najwyższe wydajności otrzymano dla I-TiO2 (3,23%) oraz S-TiO2 (2,95%), a PCE dla urządzenia z warstwą czystego TiO2 wynosiło 1,69%.

EN

New photoactive materials are of particular importance in studies on the third generation of photovoltaic cells. In the case of two such devices: dye sensitized solar cells (DSSC) [1] or inverted organic photovoltaic cells (I-PV) [2] titanium dioxide plays very important role. There are proposed application of titanium dioxide doped with sulfur (S-TiO2), nitrogen (N-TiO2) and iodine (I-TiO2) [3] – materials that have a narrower bandgap energy than pure titania and exhibit photoactivity under visible light. Doped titania dioxide was used as a thin buffer layer (100 nm) in inverted organic cells and as a porous layer (3 μm) in dye sensitized solar cells. The application of N-TiO2 and I-TiO2 in I-PV, leads to the higher photoconversion efficiency of radiation energy into electricity (PCE = 1.67% and 1.20%, respectively) in comparison to cells when buffer layer is made of pure titanium dioxide (PCE = 1.00%). Moreover, for devices with doped TiO2 there is observed greater stability, which is manifested as maintenance of photovoltaic parameters values (Voc, ISC, FF, PCE) for the longest period of time. For DSSC cells with configuration: FTO/X-TiO2/N3/ elektrolyte/Pt/FTO (X – dopant atom, N3 – a standard, commercially available dye), in which the only variable was the type of anode material, the highest efficiency was obtained for I-TiO2 (3.23%) and S-TiO2 (2.95%), and PCE for the device with a layer of pure TiO2 was 1.69%.

Słowa kluczowe

PL

barwnikowe ogniwa fotowoltaiczne; ogniwa fotowoltaiczne o odwróconej strukturze; ditlenek tytanu; domieszkowanie niemetalami

EN

dye sensitized solar cells; organic inverted solar cells; titanium dioxide; non-metal doping

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2012
• Tom: Z. 259
• Strony: 35--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz.

Twórcy

autor

Siuzdak K.

• Ośrodek Techniki Plazmowej i Laserowej Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego, Polska Akademia Nauk

autor

Vignau L.

• Organic Electronics Group University of Bordeaux, Bordeaux Institute of Technology, Laboratoire IMS – ENSCBP – IPB, UMR CNRS 5218

autor

Lisowska-Oleksiak A.

• Chemical Faculty Gdańsk University of Technology

Bibliografia

• 1. Q. Hou, Y. Zheng, J.F. Chen, W. Zhou, J. Deng, X. Tao, J.: Mater. Chem. 21 (2011) 3877.
• 2. M. Lira-Cantu, M. Khoda Siddiki, D. Munoz-Rojas, R. Amade, N. I. Gonzalez-Pech: Sol. Energ. Mater. Sol. Cells 94 (2010) 1227.
• 3. A. Lisowska-Oleksiak, K. Szybowska, V. Jasulajtiene: Electrochim. Acta 55 (2010) 5581.

Uwagi

Abstrakty