ANALIZA MORFOLOGII ELEKTROD STOSOWANYCH W BARWNIKOWYCH OGNIWACH SŁONECZNYCH

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^oC 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 mm. Zastosowanie nanocząstek pochodzących z firmy Sigma Aldrich oraz EasyChem pozwoliło na otrzymanie jednorodnych warstw o rozmiarach aglomeratów 0,2-0,3 mm. 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.

Pełny tekst (pdf)

[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 -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.