Application of non-metal doped titanium dioxide in photovoltaic cells

Nowe, fotoaktywne materiały mają szczególne znaczenie w badaniach nad otrzymaniem wydajnych ogniw tzw. trzeciej generacji. W przypadku dwóch tego rodzaju urządzeń: barwnikowych ogniw fotowoltaicznych (ang. dye sensitized solar cells, DSSC) [1] czy ogniw organicznych o tzw. strukturze odwróconej (ang. inverted organic solar cells, I-PV) [2] bardzo ważną rolę odgrywa ditlenek tytanu. W ogniwach typu DSSC oraz I-PV zaproponowano wykorzystanie ditlenku tytanu domieszkowanego siarką (S-TiO2), azotem (N-TiO2) oraz jodem (I-TiO2) [3] – materiałów, które charakteryzują się węższą przerwą energetyczną niż czysty TiO2 i wykazują aktywność w świetle widzialnym. Domieszkowany TiO2 zastosowano jako cienką warstwę buforową (100 nm) w ogniwach organicznych o odwróconej strukturze, a jako warstwę porowatą (3 μm) w barwnikowych ogniwach fotowoltaicznych. Wykorzystanie N-TiO2 oraz I-TiO2 w ogniwach typu I-PV prowadzi do otrzymania wyższych wydajności konwersji energii promieniowania na energię elektryczną (odpowiednio PCE = 1,67% oraz 1,20%), niż gdy warstwę buforową ogniwa tworzył czysty ditlenek tytanu (PCE = 1,00%). Ponadto dla urządzeń z domieszkowanym TiO2 obserwuje się większą stabilność, która przejawiała się w zachowaniu wartości poszczególnych parametrów ogniwa (Voc, ISC, FF, PCE) przez najdłuższy okres czasu. Dla ogniw DSSC o konfiguracji FTO/X-TiO2/N3/elektrolit/Pt/FTO (X – atom domieszki, N3 – standardowy, handlowo dostępny barwnik), w których jedyną zmienną był rodzaj materiału anodowego, najwyższe wydajności otrzymano dla I-TiO2 (3,23%) oraz S-TiO2 (2,95%), a PCE dla urządzenia z warstwą czystego TiO2 wynosiło 1,69%.New photoactive materials are of particular importance in studies on the third generation of photovoltaic cells. In the case of two such devices: dye sensitized solar cells (DSSC) [1] or inverted organic photovoltaic cells (I-PV) [2] titanium dioxide plays very important role. There are proposed application of titanium dioxide doped with sulfur (S-TiO2), nitrogen (N-TiO2) and iodine (I-TiO2) [3] – materials that have a narrower bandgap energy than pure titania and exhibit photoactivity under visible light. Doped titania dioxide was used as a thin buffer layer (100 nm) in inverted organic cells and as a porous layer (3 μm) in dye sensitized solar cells. The application of N-TiO2 and I-TiO2 in I-PV, leads to the higher photoconversion efficiency of radiation energy into electricity (PCE = 1.67% and 1.20%, respectively) in comparison to cells when buffer layer is made of pure titanium dioxide (PCE = 1.00%). Moreover, for devices with doped TiO2 there is observed greater stability, which is manifested as maintenance of photovoltaic parameters values (Voc, ISC, FF, PCE) for the longest period of time. For DSSC cells with configuration: FTO/X-TiO2/N3/ elektrolyte/Pt/FTO (X – dopant atom, N3 – a standard, commercially available dye), in which the only variable was the type of anode material, the highest efficiency was obtained for I-TiO2 (3.23%) and S-TiO2 (2.95%), and PCE for the device with a layer of pure TiO2 was 1.69%

Superkondensatory jako materiały do magazynowania energii

Kondensatory elektrochemiczne, zwane także superkondensatorami lub ultrakondensatorami, magazynują energię w polu elektrycznym elektrochemicznej warstwy podwójnej. Zastosowanie elektrod o rozwiniętej powierzchni powoduje uzyskanie dużych wartości pojemności. Już od wielu lat dostępne są na rynku matę kondensatory elektrochemiczne, które stosowane są w niewielkich urządzeniach elektronicznych. Ogromny postęp w inżynierii materiałowej, ewoluującej w kierunku nanotechnologii, sprawia, iż superkondensatory stają się coraz bardziej niezawodnymi urządzeniami współpracującymi zarówno z elektrowniami wiatrowymi, jak i systemami ogniw fotowoltaicznych. Doskonalenie technologii superkondensatorów polega na polepszeniu ich parametrów pracy, zwłaszcza zakresu napięć, oraz uzyskiwanej mocy. W niniejszej pracy przedstawione zostaną podstawowe zasady działania superkondensatorów, charakterystyka ich pracy oraz przykłady ich użycia

The Lithium / Polymer Electrolyte Interface

Kinetics and mechanisms for the electrodeposition of lithium from liquid and solid polymer electrolytes formed from lithium salts or from lithium salt complexes have been studied using chronoamperometric and cyclic voltammetric methods at a microelectrode. The type of nucleation and crystal growth process was determined as a function of polymer electrolyte composition. Exchange current densities, coulombic stripping efficiencies and lithium corrosion rates were evaluated.</p

Fabrication and photoactivity of organic-inorganic systems based on titania nanotubes and PEDOT containing redox centres formed by different Prussian Blue analogues

Herein, the heterojunction composed of an inorganic substrate: ordered hydrogenated titania nanotubes (H-TiO_{2}NTs) and a deposited organic film: poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) is reported. The conducting polymer is modified with different transition metal haxacyanoferrates (Mehcf), wherein as metal: copper, iron, cobalt and nickel are introduced. The presence of various metal centres provides characteristic redox activity and allows to investigate the impact of the particular Prussian Blue analogues onto the photoactivity of the p-n heterojunction. The formed composites were inspected by means of scanning electron microscopy, spectroscopic techniques, i.e. UV–Vis, Raman and Secondary Ion Mass spectrometry and using electrochemical methods. It is shown that electrochemical and photoelectrochemical performance of the so-fabricated materials is significantly affected by the nature of the redox species introduced into the PEDOT matrix

Flexible dye-sensitized solar cells based on Ti/TiO2 nanotubes photoanode and Pt-free and TCO-free counter electrode system

Flexible dye-sensitized solar cells (DSSCs) are getting more attention compared to standard glass covered DSSCs due to their unique commercial applications (e.g. tents or sail surfaces) and the possibility of rolling up into a small, portable device. In this work, titania nanotubes (TiO2 NT) modified with titania nanoparticles (TiO2 NP) were photoelectrochemically characterized as an anode for flexible dye-sensitized solar cells. The morphology of the prepared electrode materials was inspected using scanning electron microscopy. Electrochemical activity of titania in contact with anaqueous electrolyte containing iodine species was investigated using cyclic voltammetry (CV), linear sweep voltammetry (LSV) and chronoamperometry (CA). The anode with deposited TiO2 NP exhibits enhanced efficiency of photocurrent generation in comparison to pure titania NT. The new type of comb-shaped Ti electrode with poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(2-styrenesulphonate) (pEDOT:PSS) layer deposited onto the PET foil substrate was proposed as a counter electrode and compared with a conventional Pt catalytic layer as well as with a typical Pt/FTO counter electrode. Overall photoconversion efficiency of pEDOT-based counter-electrode DSSC reached 0.61% and was almost 40% higher than for counter electrode with Pt.</p