Analiza morfologii elektrod stosowanych w barwnikowych ogniwach słonecznych

• Autorzy: Zdyb A. , Lichograj P.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2014.120

Warianty tytułu

EN

The analysis of morfology of electrodes used in dye-sensitized solar cells

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeprowadzono badania mikroskopowe warstw nanocząstek ditlenku tytanu (TiO2) osadzonych na szkle. Tego typu struktury stosowane są jako pokrycia oświetlanej elektrody w barwnikowych ogniwach słonecznych. W budowie i funkcjonowaniu ogniwa elektroda ta jest najważniejszym elementem. Składa się ona ze szkła z warstwą przewodzącą ITO (indium tin oxide) oraz naniesionych na nią nanocząstek TiO2 z zaadsorbowanymi na powierzchni cząsteczkami barwnika organicznego. Warstwa nanocząstek, dzięki temu, że jest mezoporowata, zwiększa powierzchnię czynną w absorpcji światła. Ditlenek tytanu absorbuje promieniowane słoneczne jedynie w nadfiolecie. Zastosowanie barwnika zapewnia absorpcję światła w szerszym zakresie widma. W pracy, warstwy ditlenku tytanu otrzymywano po rozprowadzeniu nanocząstek różnych rodzajów z dodatkiem kwasu octowego lub a-terpineolu. Otrzymane struktury były wygrzewane w temperaturze 450°C w celu uzyskania lepszego kontaktu między nanocząstkami i poprawy trwałości warstwy. Do obrazowania warstw wykorzystany został mikroskop sił atomowych oraz skaningowy mikroskop elektronowy. Urządzenia te pozwalają uzyskać rozdzielczości odpowiednio: ok. 20 nm i 0,2 mim. Zastosowanie nanocząstek pochodzących z firmy Sigma Aldrich oraz EasyChem pozwoliło na otrzymanie jednorodnych warstw o rozmiarach aglomeratów 0,2-0,3 mim. Wykorzystanie nanocząstek z firmy Degussa, często opisywane w literaturze, nie dało zadowalających rezultatów przy zastosowaniu przedstawionych w pracy metod przygotowania zawiesiny. Naniesienie barwnika organicznego (alizaryny) na badane powierzchnie warstw nanoczastek nie zmienia w znaczącym stopniu uzyskanych obrazów mikroskopowych.

EN

The paper presents microscopic study of the titanium dioxide nanoparticles layers deposited on glass plates. This type of structures finds application as illuminated electrode coatings in dye-sensitized solar cells. Dye-sensitized solar cells (DSSC) have many advantages and their efficiency reached 12%, the same value as for amorphic silicon cells that are very popular in the photovoltaic market. The main part of the structure of DSSC that influences the performance of the cell is illuminated electrode which consists of glass plate with conducting ITO (indium tin oxide) layer and titanium dioxide nanoparticles covered by dye molecules. The mesoporous nanoparticle layer has high surface to volume ratio and enhances the process of light absorption. Titanium dioxide, which absorbs only ultraviolet part of solar radiation is sensibilized by dye to visible light. In this work, titanium dioxide layers were obtained by spreading of different kinds of nanoparticles (coming from various sources) in acetate acid or a-terpineol. The obtained structures were anealed in the temperature of 450°C in order to achieve better contact between nanoparticles and increase durability of the layers. The atomic force microscope and scanning electron microscope were used to obtain images of the surface. These two devices allow gaining resolution of 20 nm i 0,2 mim respectively. The homogenous layers of 0,2-0,3 mim aglomerates were obtained by using edible nanoprticles and the ones from Sigma Aldrich. Using of nanoparticles from Degussa, often described in the literature, and applying presented in this work methods of colloid preparation did not provide satisfactory results.

Słowa kluczowe

PL

ogniwo solarne; ogniwo barwnikowe; nanocząstka; ditlenek tytanu; mikroskopia sił atomowych; mikroskopia skaningowa

EN

solar cell; dye-sensitized cell; nanoparticle; titanium dioxide; atomic force microscopy (AFM); scanning microscopy

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 61, nr 3/II
• Strony: 541--546
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., il.

Twórcy

autor

Zdyb A.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Lubelska

autor

Lichograj P.

• Wydział Nauk Ekonomicznych i Technicznych, Państwowa Szkoła Wyższa im. Papieża Jana Pawła II, Biała Podlaska

Bibliografia

• [1] Grätzel M.: Photoelectrochemical cells, Nature, 414, 2001, pp. 338-344.
• [2] Krawczyk S., Zdyb A.: Electronic Excited States of Carotenoid Dyes Adsorbed on TiO2, J. Phys. Chem. C 115, 2011, pp. 22328-22335.
• [3] Negishi N., Takeuchi K.: Preparation of photocatalytic TiO2 transparent thin film by thermal decomposition of Ti-alkoxide with α-terpineol as a solvent, Thin Solid Films 392, 2001, pp. 249-253.
• [4] Snaith H.J., Perovskites: The Emergence of a New Era for Low-Cost, High-Efficiency Solar Cells, J. Phys. Chem. Lett., 4, 2013, pp. 3623-3630.
• [5] Syrrokostas G., Giannouli M., Yianoulis P.: Effects of paste storage on the properties of nanostructured thin films for the development of dye-sensitized solar cells, Renewable Energy 34, 2009, pp. 1759-1764.