Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.346.1-346.1
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2014
Porous nano crystalline $TiO_2$ is currently used as a working electrode in a dye-sensitized solar cell (DSSC). The conventional working electrode is comprised of absorption layer (particle size:~20 nm) and scattering layer (particle size:~300 nm). We inserted window layer with 10 nm particle size in order to increase transmittance and specific surface area of $TiO_2$. The electrochemical impedance spectroscope analysis was conducted to analysis characterization of the electronic behavior. The Bode phase plot and Nyquist plot were interpreted to confirm the internal resistance caused by the insertion of window layer and carrier lifetime. The photocurrent that occurred in working electrode, which is caused by rise in specific surface area, increased. Accordingly, it was found that insertion of window layer in the working electrode lead to not only effectively transmitting the light, but also increasing of specific surface area. Therefore, it was concluded that insertion of window layer contributes to high conversion efficiency of DSSCs.
Park, A-Reum;Ki, Hyun-Chul;Jin, En Mei;Gu, Hal-Bon
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2011.11a
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pp.56.2-56.2
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2011
고효율 염료감응 태양전지를 제작하기 위해 Sol-gel법을 사용하여 $TiO_2$ 분말을 제조하였다. 제조 과정 중 다양한 양의 nitric acid를 첨가하여 pH를 조절하였다. Sol-gel법을 위한 출발 물질로 titanium (IV) isopropoxide(TTIP)와 DI water를 사용하였으며 nitric acid은 0, 0.05, 0.1, 0.15의 몰비(nitric acid/TTIP)로 첨가하였다. 첨가한 결과 pH는 $22^{\circ}C$에서 각각 5.52, 2.26, 1.68, 1.38이었다. 얻어진 $TiO_2$ 콜로이드 용액은 결정성 있는 분말로 제조 후 $5{\times}5[mm^2]$ 크기의 염료감응 태양전지를 제작하는데 사용 되였다. $TiO_2$의 결정구조 및 형태는 cell의 XRD와 FE-SEM으로 분석되었고 전기화학적 특성을 분석하기 위해 irradiation of AM 1.5 ($100mW/cm^2$) simulatedsunlight에서 I-V 곡선을 측정하였다. 측정 결과 몰비(nitric acid/TTIP) 0.05, pH가 2.26일 때 가장 우수한 효율 특성을 보였다.
Kim, Ji-Hye;Jang, Ji-Yeon;Kim, Sung-Chul;Han, Chi-Hwan;Kim, Seung-Joo
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.33
no.4
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pp.1204-1208
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2012
A new photoelectrode composed of $Sb_6O_{13}$ nanoparticles with the size of 20-30 nm has been prepared via thermolysis of a colloidal antimony pentoxide tetrahydrate ($Sb_2O_5{\cdot}4H_2O$) suspension. The $Sb_6O_{13}$ electrode showed good semiconducting properties applicable to dye-sensitized solar cells (DSSCs); the energy band gap was estimated to be $3.05{\pm}0.5$ eV and the position of conduction band edge was close to those of $TiO_2$ and ZnO. The DSSC assembled with the $Sb_6O_{13}$ photoelectrode and a conventional ruthenium-dye (N719) exhibited the overall photo-current conversion efficiency of 0.74% ($V_{oc}$ = 0.76 V, $J_{sc}=1.99\;mAcm{-2}$, fill factor = 0.49) under AM 1.5, $100\;mWcm^{-2}$ illumination.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.26
no.3
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pp.240-245
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2013
The utilization of a fluoran leuco sensitizer, 2-anilino-6-dibutyl amino-3-methylfluoran (ODB-2), for dye-sensitized solar cells (DSSCs) was investigated through the examination of the adsorption of ODB-2 molecules onto the surfaces of porous titanium dioxide (titania, $TiO_2$) films and the photovoltaic properties of ODB-2-based DSSCs. Despite of the absence of the specific anchoring groups with titania, ODB-2 dye molecules were spontaneously adsorbed onto the titania surfaces because the lactone ring in ODB-2 was opened and changed into the carboxylic acid (-COOH) by releasing protons from the surfaces ($TiOH_2{^+}$) of titania, which consequently leads to the chemisorption reaction of ODB-2 molecules to the active sites of titania. DSSCs based on ODB-2 exhibited typical photovoltaic properties with an open-circuit voltage ($V_{OC}$) of 0.19 V, a short-circuit current ($J_{SC}$) of $0.30\;mA{\cdot}cm^{-2}$, a fill factor (FF) of 37%, and a conversion efficiency (PCE) of 0.02%.
In this study, cobalt diselenide ($CoSe_2$) and the composites ($CoSe_2@RGO$) of $CoSe_2$ and reduced graphene oxide (RGO) were synthesized by a facile hydrothermal reaction using cobalt ions and selenide source with or without graphene oxide (GO). The formation of $CoSe_2@RGO$ composites was identified by analysis with X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). Electrochemical analyses demonstrated that the $CoSe_2@RGO$ composites have excellent catalytic activity for the reduction of $I_3{^-}$, possibly indicating a synergetic effect of $CoSe_2$ and RGO. As a consequence, the $CoSe_2@RGO$ composites were applied as a counter electrode in DSSC for the reduction of redox couple electrolyte, and exhibiting the comparable power conversion efficiency (7.01%) to the rare metal platinum (Pt) based photovoltaic device (6.77%).
An amphiphilic graft copolymer comprising a poly(vinyl chloride) (PVC) backbone and poly (styrene sulfonic acid) (PSSA) side chains (PVC-g-PSSA) was synthesized via atom transfer radical polymerization (ATRP). Mesoporous titanium dioxide $(TiO_2)$ films with crystalline anatase phase were synthesized via a sol-gel process by templating PVC-g-PSSA graft copolymer. Titanium isopropoxide (TTIP), a $TiO_2$ precursor was selectively incorporated into the hydrophilic PSSA domains of the graft copolymer and grew to form mesoporous $TiO_2$ films, as confirmed by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis. The performances of dye-sensitized solar cell (DSSC) were systematically investigated by varying spin coating times and the amounts of P25 nanoparticies. The energy conversion efficiency reached up to 2.7% at 100 mW/$cm^2$ upon using quasi-solid-state polymer electrolyte.
Dye-sensitized solar cells(DSSCs) based on $TiO_2$ film photo anode incorporated with different amount of grapheme nanosheet(GNS) are fabricated and their photovoltaic performance are investigated. The $TiO_2$-GNS composite electrode has been prepared by a direct mixing method. The DSSC performance of this composite electrode was measured using N3 dye as a sensitizer. The performance of DSSCs using the $TiO_2$-GNS composite electrodes is dependent on the GNS loading in the electrodes. The results show that the DSSCs incorporating 0.01 wt% GNS in $TiO_2$photo anode demonstrates a maximum power conversion efficiency of 5.73%, 26% higher than that without GNS. The performance improvement is ascribed to increased N3 dye adsorption, the reduction of electron recombination and back transport reaction as well as enhancement of electron transport with the introduction of GNS. The presence of both $TiO_2$(anatase) and GNS has been confirmed by FieldEmission Scanning Electron Microscopy(FE-SEM). The decrease in recombination due to GNS in DSSCs has been investigated by the Electrochemical Impedance Spectroscopy.
In this study, an efficient dye-sensitive solar cells (DSSC) was developed after post-treatment of ZnO on $TiO_2$ photoelectrode. The $TiO_2$ electrode with ZnO post treatment was prepared with Titanium isoporopoxide in Zinc Nitrate Hexahydrate aqueous solution by incineration for 30 min at $450^{\circ}C$. The ZnO-post treated $TiO_2$ electrode showed strong dispersion force between particles in relation to the control $TiO_2$, referring high specific surface area and dye-adsorption rate. Proper addition of ZnO enhanced electron mobility and reduced internal resistance and electron recombination. Light conversion efficiency of DSSCs containing the ZnO-posttreated $TiO_2$ electrode increased 35.4% when compared to the DSSCs using $TiO_2$ electrode. It is similar to the DSSCs with $TiCl_4$ post treatment $TiO_2$ electrode. Increasing of light conversion efficiency was due to high specific surface area and dispersion force, and low dye-adsorption rate and electron recombination. Taken together, ZnO may be used as posttreatment of photoelectrode and replaced $TiCl_4$ that has high toxicity and causticity.
Dye-sensitized solar cells (DSSCs) were synthesized using a $0.25cm^2$ area of a $TiO_2$ nanoparticle layer as the electrode and platinum (Pt) as the counter electrode. The $TiO_2$ nanoparticle layers (12 to 22 ${\mu}m$) were screen-printed on fluorine-doped tin oxide glass. Glancing angle X-ray diffraction results indicated that the $TiO_2$ layer is composed of pure anatase with no traces of rutile $TiO_2$. The Pt counter electrode and the ruthenium dye anchored $TiO_2$ electrode were then assembled. The best photovoltaic performance of DSSC, which consists of a $18{\mu}m$ thick $TiO_2$ nanoparticle layer, was observed at a short circuit current density ($J_{sc}$) of $14.68mA{\cdot}cm^{-2}$, an open circuit voltage ($V_{oc}$) of 0.72V, a fill factor (FF) of 63.0%, and an energy conversion efficiency (${\eta}$) of 6.65%. It can be concluded that the electrode thickness is attributed to the energy conversion efficiency of DSSCs.
In this article, we have designed and synthesized a novel donor-${\pi}$-acceptor (D-${\pi}$-A) type porphyrin-based sensitizer (denoted UI-5), in which a carboxyl anchoring group and a 9,9-dimethyl fluorene were introduced at the meso-positions of porphyrin ring via phenylethynyl and ethynyl bridging units, respectively. Long alkoxy chains in ortho-positions of the phenyls were supposed to reduce the degree of dye aggregation, which tends to affect electron injection yield in a photovoltaic cell. The cyclic voltammetry was employed to determine the band gap of UI-5 to be 1.41 eV based on the HOMO and LUMO energy levels, which were estimated by the onset oxidation and reduction potentials. The incident monochromatic photon-to-current conversion efficiency of the UI-5 DSSC assembled with double-layer (20 nm-sized $TiO_2$/400 nm-sized $TiO_2$) film electrodes appeared lower upon overall ranges of the excitation wavelengths, but exhibited a higher value over the NIR ranges (${\lambda}$ = 650-700 nm) compared to the common reference sensitizer N719. The UI-5-sensitized cell yielded a relatively poor device performance with an overall conversion efficiency of 0.74% with a short circuit photocurrent density of $3.05mA/cm^2$, an open circuit voltage of 0.54 mV and a fill factor of 0.44 under the standard global air mass (AM 1.5) solar conditions. However, our report about the synthesis and the photovoltaic characteristics of a porphyrin-based sensitizer in a D-${\pi}$-A structure demonstrated a significant complex relationship between the sensitizer structure and the cell performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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