New Semi-Solid Electrolytes for Mass Production and Increased Lifetime of Dye Solar Cells

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Miettunen, Kati
dc.contributor.author Poskela, Aapo
dc.date.accessioned 2017-02-24T10:55:38Z
dc.date.available 2017-02-24T10:55:38Z
dc.date.issued 2017-02-14
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/24719
dc.description.abstract This study focuses on improving either mass production or lifetime of dye solar cells. The first goal was to study how the state of the external circuit affects the degradation of dye solar cells under illumination. This effect is relevant when considering the operation and aging of cells in actual use. Cells were aged in open circuit, short circuit and under a load close to their maximum power point. It was determined that aging in short circuit had clearly detrimental effect on the long-term stability of the cells, while cells in open circuit and under load performed similarly to each other. The reasons for the different behaviours of the cells was discussed further based on the extensive measurements performed on the cells before, during and after the aging. The cause of the rapid decrease in the performance of short circuited cells was identified to be the degradation of charge carriers in the electrolyte. The second goal was to discover a method to increase dye solar cell stability by adding absorber polymers into the electrolyte of the cells. The hypothesis was that the absorbing polymers would absorb water, which is generally harmful to dye solar cells, during the operation of the cells thus allowing the cells to function longer. Unfortunately, the polymers decreased cell performance notably. As the degradation was apparent instantly after the cell assembly, it is likely that the polymers reacted with the electrolyte of the cells. The final goal was to enhance dye solar cell fabrication methods with the help of biomaterial aerogels. The usual method of injecting liquid electrolyte into a cell through small holes in the substrates has few practical issues, especially when filling a cell with a large area. In this work the aerogels were inserted between the electrodes of the cells and then soaked in electrolyte before the cell was sealed. The aerogels successfully held the liquid electrolyte in place, thus also improving the cell resistance against leaking. The measurements also indicated that this assembly method avoided the problems present in injecting the electrolyte. The performance of the cells assembled with the best of the aerogels did not differ from the performance of the reference cells, demonstrating the validity of this assembly technique. en
dc.description.abstract Tämän työn päätavoitteet kohdistuvat väriaineaurinkokennojen massatuotannon ja niiden eliniän parantamiseen. Ensimmäinen tavoite oli selvittää miten väriaineaurinkokennoon kytketty virtapiiri vaikuttaa valaistun kennon degradaatioon. Virtapiirin vaikutus on tärkeää huomioida tutkittaessa aurinkokennojen ikääntymistä oikeassa käytössä. Kennoja ikäännytettiin avoimessa ja oikosuljetussa piirissä, sekä kytkettynä kuormaan joka vastasi kennon maksimitehopistettä. Selvisi että oikosulku vaikutti selvästi haitallisesti kennojen stabiiliuteen, kun taas kennot kuormassa ja avoimessa piirissä ikääntyivät keskenään hyvin samankaltaisesti. Erilaisten ikääntymisprosessien syitä analysoidaan työssä lisää kattavien, koko ikäännytyksen ajan tehtyjen, mittausten pohjalta. Oikosuljettujen kennojen nopean ikääntymisen syyksi tunnistettiin elektrolyytin varauksenkuljettajien nopea degradaatio. Toinen tavoite oli parantaa väriaineaurinkokennojen käyttöikää lisäämällä elektrolyyttiin polymeerejä, jotka kykenevät absorboimaan vettä. Suunnitelmana oli, että polymeerit absorboisivat yleensä kennoille haitallista vettä kennon toiminnan aikana, siten mahdollistaen kennoille pidemmän toiminta-ajan. Valitettavasti polymeerit heikensivät kennojen suorituskykyä huomattavasti. Koska kennot heikkenivät heti polymeerin lisäämisen jälkeen, on todennäköistä, että polymeerit reagoivat jonkin elektrolyytin ainesosan kanssa välittömästi. Viimeisenä tavoitteena oli väriaineaurinkokennojen valmistusmenetelmien tehostaminen biomateriaali-aerogeelien avulla. Tavallisesti kennoihin lisätään nestemäinen elektrolyytti injektoimalla se substraatissa olevista aukoista, millä on kuitenkin muutamia haittapuolia, varsinkin täytettäessä suurta kennoa. Tässä työssä aerogeelit asetettiin kennon elektrodien väliin ja kasteltiin elektrolyytillä ennen kennojen sulkemista. Aerogeelit myös onnistuivat pitämään nestemäisen elektrolyytin paikoillaan, mikä myös lisää kennojen mekaanista kestävyyttä vuotoja vastaan. Mittaukset myös indikoivat, että tämä valmistusmenetelmä vältti injektiossa esiintyvät ongelmat. Parhaan aerogeelin avulla kasattujen kennojen suorituskyky ei eronnut referenssikennojen suorituskyvystä, mikä demonstroi tämän menetelmän toimivuutta. fi
dc.format.extent 59
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title New Semi-Solid Electrolytes for Mass Production and Increased Lifetime of Dye Solar Cells en
dc.title Uusia puolikiinteitä elektrolyyttimateriaaleja väriaineaurinkokennojen stabiiliuden parantamiseksi ja massatuotannon helpottamiseksi fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword dye solar cell en
dc.subject.keyword stability en
dc.subject.keyword mass production en
dc.subject.keyword electrolyte en
dc.subject.keyword aging en
dc.subject.keyword biomaterials en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201702242602
dc.programme.major Engineering Physics fi
dc.programme.mcode SCI3056 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Lund, Peter
dc.programme Master’s Progamme in Engineering Physics fi
dc.ethesisid Aalto 8242
dc.location P1


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account