A serious problem of the 21st century is the supply of energy resources. Reserves of fossil fuels are facing depletion: renewable energy resources must be developed in this era. Dye sensitized solar cells(DSC) have been very economical and easy method to convert solar energy to electricity. DSC can reach low costs in future outdoor power applications. However, to commercialize the DSC, there are still many shortages to overcome. When the DSC is commercialized in the near future, the productivity is an important factor. In the process of soaking in a dye, it usually takes 12${\sim}$24 hours. In this study, we varied the dye coloring temperature from 0$^{\circ}C$ to 60$^{\circ}C$. At the temperature of 40$^{\circ}C$, DSC cell showed the best performance. We also conducted the time variant experiment to reduce the manufacturing time. Counter electrode surface of DSC is deposited by RF magnetron sputtering under the conditions of Ar $2.8{\times}10^{-3}torr$, RF power of 120W and substrate temperature of 100$^{\circ}C$.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.445.1-445.1
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2014
Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have been widely investigated as a next-generation solar cell because of their simple structure and low manufacturing cost. The $TiO_2$ film with thickness of $8{\sim}10{\mu}m$, which consists of nanoparticles, acts as both a scaffold with a high surface-to-volume ratio for the dye loading and a pathway to remove the electrons. However, charge carriers have to move across many particle boundaries by a hopping mechanism. So, one dimensional nanostructures such as nanotubes, nanorods and nanowires should improve charge carrier transportation by providing a facile direct electron pathway and lowering the diffusion resistance. However, the efficiencies of DSSCs using one dimensional nanostructures are less than the $TiO_2$ nanoparticle-based DSSCs. In this work, the patterned $TiO_2$ film with thickness of $3{\mu}m$ was deposited using photolithography process to decrease of electron pathway and increase of surface area and transmittance of $TiO_2$ films. Properties of the patterned $TiO_2$ films were investigated by various analysis method such as X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy (FESEM) and UV-visible spectrophotometer.
Paek, Sin Hye;Kim, In Seob;Cheon, Joo Yong;Chun, Hui Gon
Journal of the Semiconductor & Display Technology
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v.12
no.3
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pp.41-46
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2013
Efficient and inexpensive solar cells are necessary for photo-voltaic to be widely adopted for mainstream electricity generation. For this to occur, the recombination losses of charge carriers (i.e. electrons or holes) must be minimized using a surface passivation technique suitable for manufacturing. Recently it has been shown that aluminum oxide thin films are negatively charged dielectrics that provide excellent surface passivation of silicon solar cells to attract positive-charged holes. Especially aluminum oxide thin film is a quite suitable passivation on the rear side of p-type silicon solar cells. This paper, it demonstrate the interfacial microstructure and electrical properties of mono-crystalline silicon surface passivated by $Al_2O_3$ films during firing process as applied for screen-printed solar cells. The first task is a comparison of the interfacial microstructure and chemical bonds of PECVD $Al_2O_3$ and of PEALD $Al_2O_3$ films for the surface passivation of silicon. The second is to study electrical properties of double-stacked layers of PEALD $Al_2O_3$/PECVD SiN films after firing process in the temperature range of $650{\sim}950^{\circ}C$.
BIPV system is one of the best ways to harness PV module. The BIPV system not only produces electricity, but also acts as a building envelope. Thus, it has the strong point of increasing the economical efficiency by applying the PV modules to the buildings. Bifacial solar cells can convert solar energy to electrical energy from both sides of the module. In addition, it is designed as 3 busbar layout which is the same with ordinary mono-facial soalr cells. Therefore, many of the module manufacturers can easily produce the bifacial solar cells without changing their manufacturing equipment. Moreover, bifacial BIPV system has much potential in building application by utilizing glass to glass structure. However, the performance of bifacial solar cells depends on a variety of factors, ranging from the back surface to surrounding conditions. Therefore, in order to apply bifacial solar cells to buildings, an analysis of bifacial PV module performance should be carried out that includes a consideration of various design elements, and reflects a wide range of installation conditions. As a result it found that the white insulation reflector type can improve the performance of the bifacial BIPV system by 16%, compared to the black insulation reflector type. The performance of the bifacial BIPV was also shown to be influenced by inclination angle, due to changes in both the amount of radiation captured on the front face and the radiation transmitted to the rear face through the transparent space. In this study is limited design condition and installation condition. Accordingly follow-up researches in this part need to be conducted.
Perovskite solar cells have exhibited a remarkable increase in efficiency from an initial 3.8% to 26.1%, marking a significant advancement. However, challenges persist in the commercialization of perovskite solar cells due to their low stability with respect to humidity, light exposure, and temperature. Moreover, the instability of the organic charge transport layer underscores the need for exploring inorganic alternatives. In the manufacturing process of the perovskite solar cells' oxide charge transport layer, ultraviolet-ozone (UVO) treatment is commonly applied to enhance the wettability of the perovskite solution. The UVO treatment on metal oxides has proven effective in suppressing surface oxygen vacancies and removing surface organic contaminants. This study focused on the characterization of nickel oxide as the hole transport material in perovskite solar cells, specifically investigating the impact of UVO treatment on film properties. Through this analysis, changes induced by the UVO treatment were observed, and consequent alterations in the device characteristics were identified.
Since Gratzel and co-workers developed a new type of solar cell based on the nanocrystalline $TiO_2$ electrode, dye-sensitized solar cells (DSSCs) have attracted considerable attention on account of their high solar energy-to-conversion efficiencies (11%), their easy manufacturing process with low cost production compared to conventional p-n junction solar cells. The mechanism of DSSC is based on the injection of electrons from the photoexcited dye into the conduction band of nanocrystalline $TiO_2$. The oxidized dye is reduced by the hole injection process from either the hole counter or electrolyte. Thus, the electronic structures, such as HOMO, LUMO, and HOMO-LUMO gap, of dye molecule in DSSC are deeply related to the electron transfer by photoexcitation and redox potential. To date, high performance and good stability of DSSC based on Ru-dyes as a photosensitizer had been widely addressed in the literatures. DSSC with Ru-bipyridyl complexes (N3 and N719), and the black ruthenium dye have achieved power conversion efficiencies up to 11.2% and 10.4%, respectively. However, the Ru-dyes are facing the problem of manufacturing costs and environmental issues. In order to obtain even cheaper photosensitizers for DSSC, metal-free organic photosensitizers are strongly desired. Metal-free organic dyes offer superior molar extinction coefficients, low cost, and a diversity of molecular structures, compared to conventional Ru-dyes. Recently, novel photosensitizers such as coumarin, merocyanine, cyanine, indoline, hemicyanine, triphenylamine, dialkylaniline, bis(dimethylfluorenyl)-aminophenyl, phenothiazine, tetrahydroquinoline, and carbazole based dyes have achieved solar-to-electrical power conversion efficiencies up to 5-9%. On the other hand, organic dye molecules have large ${\pi}$-conjugated planner structures which would bring out strong molecular stacking in their solid-state and poor solubility in their media. It was well known that the molecular stacking of organic dyes could reduce the electron transfer pathway in opto-electronic devices, significantly. In this paper, we have studied on synthesis and characterization of dendritic organic dyes with different number of electron acceptor/anchoring moieties in the end of dendrimer. The photovoltaic performances and the incident photon-to-current (IPCE) of these dyes were measured to evaluate the effects of the dendritic strucuture on the open-circuit voltage and the short-circuit current.
Kim, MyeongSeok;Cheon, Jong Hun;Jung, DaeYoung;Kim, JaeHong
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2011.05a
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pp.117.2-117.2
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2011
Since Gratzel and co-workers developed a new type of solar cell based on the nanocrystalline TiO2 electrode, dye-sensitized solar cells (DSSCs) have attracted considerable attention on account of their high solar energy-to-conversion efficiencies (11%), their easy manufacturing process with low cost production compared to conventional p-n junction solar cells. The mechanism of DSSC is based on the injection of electrons from the photoexcited dye into the conduction band of nanocrystalline TiO2. The oxidized dye is reduced by the hole injection process from either the hole counter or electrolyte. Thus, the electronic structures, such as HOMO, LUMO, and HOMO-LUMO gap, of dye molecule in DSSC are deeply related to the electron transfer by photoexcitation and redox potential. To date, high performance and good stability of DSSC based on Ru-dyes as a photosensitizer had been widely addressed in the literatures. DSSC with Ru-bipyridyl complexes (N3 and N719), and the black ruthenium dye have achieved power conversion efficiencies up to 11.2% and 10.4%, respectively. However, the Ru-dyes are facing the problem of manufacturing costs and environmental issues. In order to obtain even cheaper photosensitizers for DSSC, metal-free organic photosensitizers are strongly desired. Metal-free organic dyes offer superior molar extinction coefficients, low cost, and a diversity of molecular structures, compared to conventional Ru-dyes. Recently, novel photosensitizers such as coumarin, merocyanine, cyanine, indoline, hemicyanine, triphenylamine, dialkylaniline, bis(dimethylfluorenyl)-aminophenyl, phenothiazine, tetrahydroquinoline, and carbazole based dyes have achieved solar-to-electrical power conversion efficiencies up to 5-9%. On the other hand, organic dye molecules have large ${\pi}$-conjugated planner structures which would bring out strong molecular stacking in their solid-state and poor solubility in their media. It was well known that the molecular stacking of organic dyes could reduce the electron transfer pathway in opto-electronic devices, significantly. In this paper, we have studied on synthesis and characterization of dendritic organic dyes with different number of electron acceptor/anchoring moieties in the end of dendrimer. The photovoltaic performances and the incident photon-to-current (IPCE) of these dyes were measured to evaluate the effects of the dendritic strucuture on the open-circuit voltage and the short-circuit current.
The influence of various surface morphologies on the mechanical strength of silicon substrates was investigated in this study. The yield for the solar cell industry is mainly related to the fracturing of silicon wafers during the manufacturing process. The flexural strengths of silicon substrates were influenced by the density of the pyramids as well as by the size and the rounded surface of the pyramids. To characterize and optimize the relevant texturing process in terms of mechanical stability and the fabrication yield, the mechanical properties of textured silicon substrates were investigated to optimize the size and morphology of random pyramids. Several types of silicon substrates were studied, including the planar type, a textured surface with large and small pyramids, and a textured surface with rounded pyramids. The surface morphology and a cross-section of the as-textured and fractured silicon substrates were investigated by scanning electron microscopy.
Kim, Yong Sung;Lim, Jong Rok;Shin, Woo Gyun;Ko, Suk-Whan;Ju, Young-Chul;Hwang, Hye Mi;Chang, Hyo Sik;Kang, Gi-Hwan
Korean Journal of Materials Research
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v.29
no.11
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pp.720-726
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2019
Recently, research on cost reduction and efficiency improvement of crystalline silicon(c-Si) photovoltaic(PV) module has been conducted. In order to reduce costs, the thickness of solar cell wafers is becoming thinner. If the thickness of the wafer is reduced, cracking of wafer may occur in high temperature processes during the c-Si PV module manufacturing process. To solve this problem, a low temperature process has been proposed. Conductive paste(CP) is used for low temperature processing; it contains Sn57.6Bi0.4Ag component and can be electrically combined with solar cells and ribbons at a melting point of $150^{\circ}C$. Use of CP in the PV module manufacturing process can minimize cracks of solar cells. When CP is applied to solar cells, the output varies with the amount of CP, and so the optimum amount of CP must be found. In this paper, in order to find the optimal CP application amount, we manufactured several c-Si PV modules with different CP amounts. The amount control of CP is fixed at air pressure (500 kPa) and nozzle diameter 22G(outer diameter 0.72Ø, inner 0.42Ø) of dispenser; only speed is controlled. The c-Si PV module output is measured to analyze the difference according to the amount of CP and analyzed by optical microscope and Alpha-step. As the result, the optimum amount of CP is 0.452 ~ 0.544 g on solar cells.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.21
no.6
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pp.225-229
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2011
Most of the silicon cutting methods using the multi-wire with the slurry injection have been used for wafers of the crystalline solar cell. But the productivity of slurry injection cutting type falls due to low cutting speeds. Also, the direct contact with the metal wire and silicon block increases the concentration of metallic impurities in the wafer's surface. In addition, the abrasive silicon carbide (SiC) generates pollutants. And production costs are rising because it does not re-use the worn wire. On the other hand, the productivity of the cutting method using the diamond coated wire is about 2 times faster than the slurry injection cutting type. Also, the continuous cutting using the used wire of low wear is possible. And this is a big advantage for reduced production costs. Therefore, the cutting method of the diamond coated wire is more efficient than the slurry injection cutting technique. In this study, each cutting type is analyzed using the surface characteristics of the solar wafer and will describe the effects of the manufacturing process of the solar cell. Finally, we will suggest improvement methods of the solar cell process for using the diamond cutting type wafer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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