search query: @keyword titaanidioksidi / total: 7
reference: 6 / 7
« previous | next »
Author:Saarinen, Jaakko
Title:Manufacturing and characterization of compacted and low-temperature-sintered nanostructured titanium dioxide films for dye-sensitized solar cells
Väriaineherkistetyissä aurinkokennoissa käytettävien prässättyjen ja matalassa lämpötilassa sintrattujen nanorakenteisten titaanidioksidikalvojen valmistaminen ja karakterisointi
Publication type:Master's thesis
Publication year:2004
Pages:144      Language:   eng
Department/School:Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto
Main subject:Ydin- ja energiatekniikka   (Tfy-56)
Supervisor:Lund, Peter
Instructor:Halme, Janne
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark TF80     | Archive
Keywords:dye-sensititized solar cell
titanium dioxide
compaction
sintering
characterization
väriaineherkistetty aurinkokenno
titaanidioksidi
prässäys
sintraus
karakterisointi
Abstract (eng): The dye-sensitized solar cell (DSSC) is an electrochemical solar cell.
The absorption of light takes place in dye molecules adsorbed as a monolayer on a nanostructured wide band-gap semiconductor electrode which is usually titanium dioxide.
To date, the efficiency record for a DSSC is ca 11 %.

The most efficient photo electrodes are obtained by sintering at high temperatures requiring the use of glass substrates.
The current research trend is to replace the costly glass by inexpensive plastic substrates by developing compaction and low-temperature sintering (at 150°C or below) techniques to deposit the titanium dioxide.
The ultimate goal is to produce both the photo electrode and the counter electrode by compaction in continuous roll-to-roll processes.

This thesis starts with an introduction to the characteristics of solar cells and the basic technology behind the DSSC.
This is followed by discussing the phenomenology of compaction and sintering.

Nanocrystalline TiO2 is a hard ceramic material, which cannot be compacted easily to high densities.
If the starting powder is additionally agglomerated, the resulting product has high porosity.
Also, sintering below 550°C does not activate significant densification in the powder giving a porous product with strong interparticle contacts.

Titanium dioxide thin films were prepared by compaction and low-temperature sintering both on glass and plastic substrates.
Characterization of the titanium dioxide materials and films utilized in the photo electrode of the DSSC was performed by light and electron microscopy, thermal analysis and current-voltage performance measurements of whole solar cells using a solar simulator at illumination corresponding to 1000 W /m2 and AM 1.5G spectrum.

Compaction resulted in stable and thick TiO2 films with good performance, whereas the stability of low-temperature sintered films was poor and thick films could not be prepared.
Their performance was nonetheless good taking their thinness into account.
The best efficiencies obtained for DSSCs with compacted TiO2 films were 3.3 % and 1.7 % on glass and plastic substrates, respectively.
Correspondingly, the efficiencies obtained by low-temperature sintering were 2.7 % and 1.7 % on glass and plastic substrates, respectively.
Abstract (fin): Väriaineherkistetty aurinkokenno (väriainekenno) on sähkökemiallinen aurinkokenno.
Valon absorptio tapahtuu väriainemolekyyleissä, jotka ovat kiinnittyneet yksikerroksisena korkean energiavälin omaavan puolijohde-elektrodin pinnalle.
Yleisin puolijohde on titaanidioksidi.
Nykyinen viiriainekennon hyötysuhde-ennätys on noin 11 %.

Ominaisuuksiltaan parhaimmat valoelektrodit saadaan sintraamalla korkeissa lämpötiloissa, jolloin alustana on oltava lasi.
Nykyinen tutkimus pyrkii korvaamaan hintavan lasin halvoilla muovialustoilla kehittämällä prässäys- ja matalan lämpötilan (150 °C tai alle) sintrausmenetelmiä titaanidioksidin kerrostamiseksi.
Päätavoitteena on pystyä valmistamaan sekä valo- että vastaelektrodi prässäämällä jatkuvatoimisessa rullalta rullalle prosessissa.

Työn alussa esitellään aurinkokennojen ominaisuuksia ja väriainekennon perusteknologia.
Tämän jälkeen esitellään prässäykseen ja sintraamiseen liittyviä ilmiöitä.

Nanokokoluokan TiO2 on kova keraaminen aine, jota ei voi prässätä helposti hyvin tiheäksi.
Jos jauhe on lisäksi paakkuuntunutta, prässätystä tuotteesta tulee hyvin huokoinen.
Sintraaminen alle 550 "C:een lämpötiloissa ei aktivoi tihentymistä merkittävästi tuottaen huokoisen tuotteen, jossa partikkelien väliset kontaktit ovat vahvat.

Titaanidioksidiohutkalvoja on valmistettu prässäämällä ja matalassa lämpötilassa sintraamalla sekä lasi- että muovialustoille.
Titaanidioksidimateriaalien ja väriainekennon valoelektrodina käytettävien TiO2 -kalvojen karakterisoinnissa on käytetty valo- ja elektronimikroskopiaa, termoanalyysia ja virtajännitesuorituskyvyn mittaamista kokonaisista aurinkokennoista aurinkosimulaattorilla olosuhteissa, jotka vastaavat 1000 W/m2 valotehoa ja AM1.5G spektriä.

Prässäämällä saatiin kestäviä ja paksuja sekä suorituskykyisiä TiO2-kalvoja, kun taas matalassa lämpötilassa sintrattujen kalvojen kestävyys oli puutteellinen ja paksuja kalvoja ei pystytty valmistamaan.
Ohuus huomioon ottaen niiden suorituskyky oli kuitenkin hyvä.
Parhaimmat hyötysuhteet, jotka väriainekennoille saatiin, olivat 3.3 % lasi- ja 1.7 % muovialustoille.
Vastaavasti matalassa lämpötilassa sintraamalla saatiin 2.7 % lasi- ja 1.7 % muovialustoille.
ED:2004-07-14
INSSI record number: 25451
+ add basket
« previous | next »
INSSI