Improving the performance of a dye-sensitized solar cell by graphene

利用石墨烯提高染料敏化太阳能电池的性能

基本信息

项目摘要

Dye sensitized solar cells (DSSCs) have been studied extensively during the last decade in the context of a new generation of photovoltaic devices, due to their unique features like low cost, simple and inexpensive processing and straightforward scalability. High power conversion efficiency (PCE over 10%) was obtained by Gratzel and co-workers by using a TiO2 mesoporous anatase film sensitized by N719 dye. This proposal aims to develop a graphene doped TiO2 photoanode to address a problem of current interest for Nanophyll Inc., namely a solution for the enhancement of the PCE and stability of traditional DSSCs. The proposed methodology is based on fabricating graphene doped DSSCs with a tunable concentration of graphene in the TiO2, combined with advanced measurements for solar cell characterization and optimization to determine which parameters optimize efficiency and stability. In addition, graphene doped TiO2 photoanodes will be subsequently treated by TiOx chemical precursors (for example TiCl4) to cover the surface of the graphene to minimize the possible charge recombination occurring at the interface of the graphene and the liquid electrolyte; this could further enhance the PCE and the stability. The solar cell (with or without graphene doping, before and after chemical treatment) will be subsequently characterized by Raman spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy, Thermogravimetric Analysis, Atomic Force Microscopy, and X-ray Diffraction to determine the concentration and distribution of graphene in the TiO2 matrix. The PCEs and the stability of the fabricated cells will be measured, which will allow the identification of the optimal graphene concentration and chemical treatment process. All implemented treatments will be achieved in close collaboration between Nanophyll and INRS and within the feasibility parameters of our industrial partner, for immediate technology transfer.
染料敏化太阳能电池(DSSC)在过去十年中在新的研究背景下被广泛研究。 光伏发电设备,由于其独特的功能,如低成本,简单和廉价 处理和简单的可扩展性。高功率转换效率(PCE超过10%), Gratzel和同事通过使用由N719染料敏化的TiO 2介孔染料膜。这项建议旨在 为了开发石墨烯掺杂的TiO 2光阳极以解决Nanophyll Inc.当前感兴趣的问题, 即提高传统DSSC的PCE和稳定性的解决方案。拟议 该方法是基于制造石墨烯掺杂的DSSC,其中石墨烯在DSSC中的浓度可调。 TiO 2,结合先进的太阳能电池表征和优化测量, 这些参数优化了效率和稳定性。 此外,石墨烯掺杂的TiO 2光阳极将随后通过TiOx化学前体处理(用于光阳极)。 例如TiCl 4)以覆盖石墨烯的表面,从而使可能发生的电荷复合最小化 在石墨烯和液体电解质的界面处;这可以进一步增强PCE和稳定性。 太阳能电池(具有或不具有石墨烯掺杂,在化学处理之前和之后)将随后被处理。 通过拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜 通过热重分析、原子力显微镜和X射线衍射确定浓度 以及石墨烯在TiO 2基质中的分布。所制造的电池的PCE和稳定性将是 测量,这将允许确定最佳石墨烯浓度和化学处理 过程所有实施的治疗将在Nanophyll和INRS之间的密切合作下实现, 在我们的工业合作伙伴的可行性参数范围内,立即进行技术转让。

项目成果

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