Влияния времени синтеза наностержней ZnO на рекомбинационные процессы в сенсибилизированных красителем солнечных ячейках

Авторы

  • Б.Р. Ильясов Институт молекулярной нанофотоники, Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова, Казахстан, г. Караганда; Лаборатория солнечной энергетики, NLA, Назарбаев университет, Казахстан, г. Астана
  • Н.Х. Ибраев Институт молекулярной нанофотоники, Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова, Казахстан, г. Караганда; Лаборатория солнечной энергетики, NLA, Назарбаев университет, Казахстан, г. Астана

Ключевые слова:

наностержень, рекомбинационные процессы, солнечные ячейки DSSC

Аннотация

Гидротермальным методом синтезированы массивы наностержней ZnO. Исследовано влияния времени синтеза на суммарную площадь поверхности наностержней на единичной площади подложки и на фотовольтаические характеристики сенсибилизированных красителем солнечных ячеек (DSSCs) на основе наностержней ZnO. Определенно оптимальное время синтеза массива наностержней с максимальной площадью поверхности. Исследовано влияния времени синтеза массива наностержней на рекомбинационные процессы в DSSC. Обнаружено, что с увеличением времени синтеза происходит увеличение скорости рекомбинация электронов на границе раздела ZnO/электролит и эффективного коэффициента диффузии электрона в наностержнях ZnO. Предложены возможные причины наблюдаемых явлений.

Библиографические ссылки

1 O’Regan B., Grätzel M. A low-cost, high-efficiency solar-cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. // Nature. – 1991. – V. 353(6346) – P. 737–740.

2 Nazeeruddin M.K., Pechy P., Renouard T., Zakeeruddin S.M., Humphry-Baker R., Comte P., Liska P., Cevey L., Costa E., Shklover V., Spiccia L., Deacon G.B., Bignozzi C.A., Gratzel M. Engineering of efficient panchromatic sensitizers for nanocrystal¬line TiO2-based solar cells. // J. Am. Chem. Soc. – 2001. – V. 123. – P. 1613–1624.

3 Grant C.D., Schwartzberg A.M., Smestad G.P., Kowalik J., Tolbert L.M., Zhang J.Z. Characterization of nanocrystalline and thin film TiO2 solar cells with poly(3-undecyl-2,2’-bithiophene) as a sensitizer and hole conductor. // J. Electroanal. Chem. – 2002. – V. 522. – P. 40–48.

4 Ma T., Akiyama M., Abe E., Imai I. High-Efficiency Dye-sensitized solar cell based on a Nitrogen-doped nanostructured Titania electrode. // Nano Lett. – 2005. –V. 5. – P. 2543–2547.

5 Crossland E.J.W., Kamperman M., Nedelcu M., Ducati C., Wiesner U., Smilgies D.M., Toombes G.E.S., Hillmyer M.A., Ludwigs S., Steiner U., Snaith H.J. A bicontinuous double gyroid hybrid solar cell. // Nano Lett. – 2009. – V. 9. – P. 2807–2812.

6 Guldin S., Hüttner S., Kolle M., Welland M.E., Mller-Buschbaum P., Friend R.H., Steiner U., Tétreault N. Dye-sensitized solar cell based on a three-dimensional photonic crystal. // Nano Lett. – 2010. – V. 10. – P. 2303–2309.

7 Yang Z., Xu T., Ito Y., Welp U., Kwok W.K. Enhanced electron transport in dye-sensitized solar cells using short ZnO nano¬tips on a rough metal anode. // J. Phys. Chem. C. – 2009. – V. 113. – P. 20521–20526.

8 Nissfolk J., Fredin K., Hagfeldt A., Boschloo G. Recombination and transport processes in dye-sensitized solar cells inves-tigated under working conditions. // J. Phys. Chem. B. – 2006. – V. 110. – P. 17715–17718.

9 Grätzel M. Solar energy conversion by dye-sensitized photovoltaic cells. // Inorg. Chem. – 2005. – V. 44. – P. 6841–6851.

10 Grätzel M. Conversion of sunlight to electric power by nanocrystalline dye-sensitized solar cells. // J. Photochem. Photobiol. A. – 2004. – V. 164. – P. 3–14.

11 Baruah S., Dutta J. Hydrothermal growth of ZnO nanostructures // Sci. Technol. Adv. Mater. – 2009. – V. 10. – P. 013001.

12 Lamia Z. Sol–gel-deposited ZnO thin films // Materials Science and Engineering B. – 2010. –V. 174. – P. 18–30.

13 Skompska M., Zarebska K. Electrodeposition of ZnO Nanorod Arrays on Transparent Conducting Substrates // Electrochi¬mica Acta. – 2014. – V. 127. – P. 467–488.

14 Law M., Greene L.E., Yang P. Nanowire dye-sensitized solar cells. // Nature Materials. – 2005. – V. 4. – P. 455–459.

15 Gao Y. Solution-Derived ZnO Nanowire Array Film as Photoelectrode in Dye-Sensitized Solar Cells. // Crystal Growth and Design. – 2007. – V. 7, № 12. – P. 2467–2471.

16 Kaidashev E.M. et al. High electron mobility of epitaxial ZnO thin films on c-plane sapphire grown by multistep pulsed-laser deposition. // Applied Physics Letters. – 2003. – V. 82, № 22. – P. 3901–3903.

17 Hendry E. et al. Local field effects on electron transport in nanostructured TiO2 revealed by terahertz spectroscopy. // Nano Letters. – 2006. – V. 6, № 4. – P. 755–759.

18 Bisquert J. Theory of the Impedance of Electron Diffusion and Recombination in a Thin Layer. // J. Phys. Chem. B. – 2002. – V. 106, № 2. – P. 325–333.

19 Adachi M., Sakamoto M., Jiu J., Ogata Y., Isoda S. Determination of Parameters of Electron Transport in Dye-Sensitized Solar Cells Using Electrochemical Impedance Spectroscopy. // J. Phys. Chem. B. – 2006. – V. 110. – P. 13872–13880.

20 Kern R., Sastrawan R., Ferber J., Stangl R., Luther J. Modeling and interpretation of electrical impedance spectra of dye solar cells operated under open-circuit conditions. // Electrochimica Acta. – 2002. – V. 47. – P. 4213–4225.

Загрузки

Опубликован

2016-09-15

Выпуск

Раздел

Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука