23.11.2014 Views

xxiii πανελληνιο συνεδριο φυσικης στερεας καταστασης & επιστημης ...

xxiii πανελληνιο συνεδριο φυσικης στερεας καταστασης & επιστημης ...

xxiii πανελληνιο συνεδριο φυσικης στερεας καταστασης & επιστημης ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Παρασκευή Υμενίων Νανοκρυσταλλικού TiO 2 με την Μέθοδο Screen-Printing για<br />

Φωτοευαισθητοποϊημένες Ηλιακές Κυψελίδές<br />

Γ.Καντώνης, Θ. Στεργιόπουλος, Π. Φαλάρας*<br />

Ινστιτούτο Φυσικοχημείας, ΕΚΕΦΕ ‘‘Δημόκριτος’’, Αγ. Παρασκευή 15310, Αθήνα,<br />

*papi@chem.demokritos.gr<br />

Οι φωτοευαισθητοποϊημένες ηλιακές κυψελίδες προσελκύουν ολοένα και περισσότερο επιστημονικό και εμπορικό<br />

ενδιαφέρον ως χαμηλού κόστους διατάξεις μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική [1]. Πολλές εργασίες έχουν<br />

δημοσιευθεί, οι οποίες έχουν ως αντικείμενο μελέτης της αύξηση της απόδοσης μίας ηλεκτροχημικής κυψελίδας<br />

βελτιστοποιώντας τις επιφανειακές κυρίως ιδιότητες του υμενίου του TiO 2 . Η τεχνική της διάταξης των διάτρητων μητρών<br />

(screen printing) έχει αντικαταστήσει τα τελευταία χρόνια τις κλασσικές τεχνικές εναπόθεσης του TiO 2 (doctor blade, dipcoating)<br />

εξαιτίας της μεγάλης ταχύτητας αποτύπωσης που διαθέτει καθώς και της δυνατότητας που παρέχει στην παρασκευή<br />

υμενίων με ελεγχόμενο πάχος και αριθμό στρωμάτων [2-5]. Στην τεχνική αυτή προκειμένου να επιτευχθεί το καλύτερο<br />

δυνατό αποτέλεσμα απαιτείται η ρύθμιση πολλών παραμέτρων όπως η ταχύτητα σάρωσης, η πίεση της σπάτουλας, η επιλογή<br />

της σήτας με πόρους κατάλληλου διαμετρήματος καθώς και η επιλογή της πάστας με τα απαιτούμενα ρεολογικά<br />

χαρακτηριστικά.<br />

Στο εργαστήριό μας χρησιμοπούμε εμπορικά διαθέσιμα υλικά, αλλά παράλληλα συνθέτουμε και νέες πάστες<br />

χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη κρυσταλλική σκόνη TiO 2 καθώς και τιτανία προερχόμενη από σύνθεση με τεχνικές<br />

λύματος-πηκτής (sol-gel)<br />

.<br />

DEGUSSA P25<br />

SOL-GEL TiO 2<br />

ΑΡΧΙΚΟ TiO 2<br />

+ ΑΙΘΥΛΟ ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ<br />

+ ΤΕΡΠΙΝΕΟΛΗ<br />

ΤΕΛΙΚΗ ΠΑΣΤΑ DYESOL εμπορική<br />

SCREEN-PRINTING<br />

ή<br />

DOCTOR-BLADE<br />

Σχήμα 1. Αναπαράσταση των μεθόδων σύνθεσης της πάστας και των τεχνικών εναπόθεσης<br />

Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιώντας την εμπορική πάστα Dyesol 18NRO έχουν παρασκευασθεί υμένια με μία και<br />

με δύο στρώσεις αντίστοιχα. Αφού εναποτεθεί το πρώτο στρώμα της πάστας σε διαφανές αγώγιμο γυαλί, το υμένιο<br />

ξηραίνεται για 6 min στους 125 ο C και στην συνέχεια εναποτίθεται το δεύτερο στρώμα. Το υμένιο που προκύπτει<br />

κατεργάζεται θερμικά στους 525 ο C. Τα τελικά υμένια αφού ευαισθητοποιηθούν με ένα σύμπλοκο ρουθηνίου που απορροφά<br />

ισχύρα στο ορατό, ενσωματώνονται σε υγρές κυψελίδες στρωματικού τύπου με τη βοήθεια ενός δεύτερου αντίθετου<br />

ηλεκτροδίου πλατίνας. Η απόδοση (η) των κυψελίδων μετρείται σε συνθήκες προσομοιωμένου φωτός με ένταση<br />

ακτινοβολίας ενός ήλιου ΑΜ 1,5. Έτσι για το υμένιο με την μία στρώση υπολογίστηκε ολική απόδοση μετατροπής της<br />

ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική, n =3,16% με ρεύμα βραχυκυκλώσεως J SC =8,45 mA/cm 2 , φωτοτάση ανοιχτού κυκλώματος<br />

V oc =742 mV και παράγοντα πληρότητας F.F=0.50, ενώ όταν εναποτέθηκε μια δεύτερη στρώση, η απόδοση της κυψελίδας<br />

αυξήθηκε σε n =3,59% με J SC =10,27 mA/cm 2 , V oc =716 mV και F.F=0.49.<br />

212

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!