用于改善染料敏化太阳能电池室内光收集的多维纳米结构
应用物理
2023-12-29 v1 光学
摘要
染料敏化太阳能电池 (DSSCs) 最近在室内光收集和为无线设备供电方面重新受到关注。成本效益、灵活性、宽角度响应和轻量化设计等优势推动了先进光子架构、专用光敏剂以及与可穿戴载体兼容性的实施推广。然而，为了充分利用其潜力，关键方面需要进一步关注，特别是光谱兼容性和弱光收集机制的改进，以及通过高产率可扩展方法开发高效光阳极。在本文中，我们提出使用纳米复合光阳极，其整合了介孔 TiO2 (m-TiO2) 纳米颗粒、ITO 纳米管 (NTs) 和 TiO2 锐钛矿壳层 (ITO@TiO2 NTs)，这些材料通过依赖温和温度条件并避免有毒前驱体的逐步方法制备。这些光阳极优于先前尝试将低维 ITO 和 ITO@TiO2 纳米线和纳米管用于室外光转换的努力，在 0.014 mWcm-2 的低人工光强下展现出高达 24% 的出色光电转换效率 (PCE)，相比传统架构提高了 166%。先进的微观结构、光学和电化学表征表明，可见光范围内的强光散射效应与低光强下增强的电荷收集是导致这种能量转换增强的基本机制。值得注意的是，即使在掠射光照下，我们的器件仍能保持高达 90% 的法向入射效率，而传统参考器件则下降至 50%。
引用
@article{arxiv.2312.16663,
title = {Multidimensional nanoarchitectures for improved indoor light harvesting in dye-sensitized solar cells},
author = {Javier Castillo-Seoane and Lidia Contreras-Bernal and Antonio J. Riquelme and Samuel Fauvel and Yann Kervella and Jorge Gil-Rostra and Gabriel Lozano and Angel Barranco and Renaud Demadrille and Juan R. Sanchez-Valencia and Ana Borras},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.16663},
year = {2023}
}