Loss mechanisms and optimization of dye-sensitized solar cells deposited on stainless steel substrates
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2006
Major/Subject
Ydin- ja energiatekniikka
Mcode
Tfy-56
Degree programme
Language
en
Pages
78
Series
Abstract
Tämä tutkimus keskittyy väriaineherkistettyihin aurinkokennoihin, joilla on yksinkertaisista valmistusmenetelmistä johtuen alhaisemmat valmistuskustannukset verrattuna moniin perinteisempiin aurinkokennotekniikoihin. Väriainekennojen rakentaminen metalli- ja muovisubstraateille on eräs keino vähentää kustannuksia entisestään. Tämä työ keskittyy ruostumattomaan teräkseen, sillä sen on havaittu olevan yksi stabiileimmista metallisubstraateista. Valoelektrodien rakentaminen muoville on ongelmallista, koska ne eivät kestä tavanomaista, 450-500 °C suoritettavaa sintrausprosessia. Toisin kuin muovit, ruostumaton teräs voidaan sintrata. Lisäksi ruostumaton teräs tarjoaa tukevamman alustan TiO2-kerrokselle tehden kennosta kestävämmän. Tämän vuoksi ruostumatonta terästä käytettiin valoelektrodin substraattina ja muovia vastaelektrodin substraattina. Geelielektrolyyttejä käytettiin perinteisten neste-elektrolyyttien sijaan parantamaan kennon stabiiliutta entisestään. Tämän työn tarkoituksena oli häviömekanismien määritys eri komponenteissa ja kennon suorituskyvyn parantaminen. Ensinnäkin tutkittiin varauksensiirtoa eri kennokomponenteissa. Toiseksi tarkasteltiin optisia häviöitä, sillä teräsvaloelektrodin tapauksessa valon täytyy tulla kennoon vastaelektrodin puolelta, mikä puolestaan tarkoittaa sitä, että vastaelektrodi ja elektrolyytti varjostavat valoelektrodia. Tutkimus on jaettu kolmeen osaan kennokomponenttien mukaan: valoelektrodi, elektrolyytti ja vastaelektrodi. Lopuksi esitetään optimoidun kennon tulokset ja eritellään häviömekanismien vaikutukset. Mittauksia varten valmistettiin aurinkokennoja, vastaelektrodi-vastaelektrodi -kennoja sekä optisia näytteitä. Tutkimuksessa käytettiin seuraavia mittaustekniikoita: aurinkosimulaattori, sähkökemiallinen impedanssispektroskopia ja optinen spektroskopia. Valitulla kennotyypillä saavutettiin parhaimmillaan 2.4 % hyötysuhde. Tutkimuksissa huomattiin, että ruostumattomalla teräksellä on pienet vuotovirrat ja se näyttäisi toimivan valoelektrodin substraattina muutenkin hyvin. Pitkäaikaisstabiiliusmittauksia on tosin vielä tarpeen suorittaa. Ohuemman elektrolyyttikerroksen käyttö ja trijodidin konsentraation pienentäminen nostivat virtaa 26 %. Vastaelektrodin huomattiin rajoittavan kennojen toimintaa merkittävästi ja lisätutkimusta sekä kehittämistä tarvitaan vielä.Description
Supervisor
Lund, PeterThesis advisor
Toivola, MinnaKeywords
dye-sensitized solar cell, väriaineherkistetty aurinkokenno, stainless steel substrate, ruostumaton teräs -substraatti, plastic substrate, muovisubstraatti, gel electrolyte, geeli elektrolyytti