Desenvolupament de tecnologies fotovoltaiques orgàniques basades en DSSC

La finalitat d'aquest projecte és l'estudi de la tecnologia fotovoltaica basada en cèl∙lules solars de colorant, adquirint coneixements dels materials que composen els dispositius i del seu funcionament per a la posterior fabricació de cèl∙lules solars de referència, sobre les quals es realitzarà la caracterització de prestacions fotovoltaiques. A partir dels resultats obtinguts amb els dispositius de referència s'investigaran i es desenvoluparan nous electròlits basats en solvents verds i/o líquids iònics

Low temperature sintering of binder-containing TiO2/metal peroxide pastes for dye-sensitized solar cells

Nano-structured metal oxide films are key components of dye-sensitized (DSC) solar cells. Scaling such devices requires lower temperature processing to enable cheaper substrates to be used. In this context, we report a new and scalable method to sinter binder-containing metal oxide pastes to make DSC photo-electrodes at lower temperatures. Metal peroxide powders (CaO2, MgO2, or ZnO2) were added to terpineol-based P25 pastes containing ethyl cellulose binder or to commercial TiO2 paste (DSL18NR-T). Thermal analysis shows that binder decomposition occurs at 300 °C instead of the standard 450 °C for a TiO2-only paste and suggests that the metal peroxides act as combustion promoters releasing heat and oxygen within the film while heating. The data show that this heat and oxygen release coincide best with binder combustion for ZnO2 and DSC device tests show that adding ZnO2 to TiO2 pastes produces the best performances affording η = 7.5% for small devices (0.26 cm2) and η = 5.7% at 300 °C or 450 °C for DSL18NR-T/ZnO2 for larger (1 cm2) devices. To the best of our knowledge, the performance of the (0.26 cm2) cells is comparable to the highest efficiency devices reported for DSCs fabricated using low temperature methods. The device efficiency is most strongly linked with Jsc; BET and dye sorption measurements suggest that Jsc is linked with the metal oxide surface area and dye loading. The latter is linked to the availability of surface sorption sites for dye molecules which is strongly negatively affected by any residual organic binder which resulted from incomplete combustion

Development of Soft Chemical Processes: Preparation of TiO(2) Films and Powders at Low Temperature

El processament convencional de materials d'òxid de titani (TiO2) inherentment implica un consum energètic important i ha esdevingut una limitació tecnològica per a la fabricació de dispositius emprant substrats termolàbils així com per a la preparació de materials híbrids orgànic/TiO2. Aquesta tesi doctoral tracta del desenvolupament de processos químics per a la preparació de capes i pols de TiO2 d'acord amb principis de Química Verda, posant especial èmfasi en el processament a baixa temperatura. Plantejaments simples, benignes amb el medi ambient i de baix cost són els desitjats sota aquestes directrius. A més a més, els mètodes a baixa temperatura (idealment fins a un màxim proper a 100ºC) haurien de donar lloc a materials que exhibeixin propietats similars a aquells processats a alta temperatura o tractats solvotermalment. S'ha focalitzat especial interès en la recerca d'aplicacions pràctiques dels materials produïts en camps com la conversió d'energia solar i materials actuadors.El procesamiento convencional de materiales de óxido de titanio (TiO2) inherentemente implica un consumo energético importante y ha resultado una limitación tecnológica para la fabricación de dispositivos utilizando substratos termolábiles así como para la preparación de materiales híbridos orgánico/TiO2. Esta tesis doctoral trata el desarrollo de procesos químicos suaves para la preparación de capas y polvos de TiO2 de acuerdo con principios de Química Verde, poniendo especial énfasis en el procesamiento a baja temperatura. Planteamientos simples, benignos con el medioambiente y de bajo conste son los deseados bajo estas directrices. Además, los métodos a baja temperatura (idealmente hasta un máximo próximo a 100ºC) deberían dar lugar a materiales que exhiban propiedades similares a aquellos procesados a alta temperatura o tratados solvotermalmente. Se ha centrado especial interés en la búsqueda de aplicaciones prácticas de los materiales producidos en campos como la conversión de energía solar y materiales actuadores.Conventional high-temperature processing of titanium dioxide (TiO2) materials inherently implies important energy consumption and has became a technological limitation for fabricating devices employing thermolabile substrates as well as preparing hybrid organic/TiO2 materials. This PhD thesis deals with the development of chemical processes for preparing TiO2 films and powders fitting Green Chemistry principles, putting special emphasis on low-temperature processing. Simple, environmentally benign and low-cost approaches are desired upon these guidelines. Moreover, low-temperature methods (ideally up to a maximum closer to 100ºC) should give rise to materials exhibiting properties similar than those processed at high temperature or solvothermally treated. Special interest has been focused on finding practical applications of the as-prepared materials in fields such as solar energy conversion and actuating materials

Development of soft chemical processes : preparation of Tio₂ films and powders at low temperature /

Consultable des del TDXTítol obtingut de la portada digitalitzadaEl processament convencional de materials d'òxid de titani (TiO2) inherentment implica un consum energètic important i ha esdevingut una limitació tecnològica per a la fabricació de dispositius emprant substrats termolàbils així com per a la preparació de materials híbrids orgànic/TiO2. Aquesta tesi doctoral tracta del desenvolupament de processos químics per a la preparació de capes i pols de TiO2 d'acord amb principis de Química Verda, posant especial èmfasi en el processament a baixa temperatura. Plantejaments simples, benignes amb el medi ambient i de baix cost són els desitjats sota aquestes directrius. A més a més, els mètodes a baixa temperatura (idealment fins a un màxim proper a 100ºC) haurien de donar lloc a materials que exhibeixin propietats similars a aquells processats a alta temperatura o tractats solvotermalment. S'ha focalitzat especial interès en la recerca d'aplicacions pràctiques dels materials produïts en camps com la conversió d'energia solar i materials actuadors.El procesamiento convencional de materiales de óxido de titanio (TiO2) inherentemente implica un consumo energético importante y ha resultado una limitación tecnológica para la fabricación de dispositivos utilizando substratos termolábiles así como para la preparación de materiales híbridos orgánico/TiO2. Esta tesis doctoral trata el desarrollo de procesos químicos suaves para la preparación de capas y polvos de TiO2 de acuerdo con principios de Química Verde, poniendo especial énfasis en el procesamiento a baja temperatura. Planteamientos simples, benignos con el medioambiente y de bajo conste son los deseados bajo estas directrices. Además, los métodos a baja temperatura (idealmente hasta un máximo próximo a 100ºC) deberían dar lugar a materiales que exhiban propiedades similares a aquellos procesados a alta temperatura o tratados solvotermalmente. Se ha centrado especial interés en la búsqueda de aplicaciones prácticas de los materiales producidos en campos como la conversión de energía solar y materiales actuadores.Conventional high-temperature processing of titanium dioxide (TiO2) materials inherently implies important energy consumption and has became a technological limitation for fabricating devices employing thermolabile substrates as well as preparing hybrid organic/TiO2 materials. This PhD thesis deals with the development of chemical processes for preparing TiO2 films and powders fitting Green Chemistry principles, putting special emphasis on low-temperature processing. Simple, environmentally benign and low-cost approaches are desired upon these guidelines. Moreover, low-temperature methods (ideally up to a maximum closer to 100ºC) should give rise to materials exhibiting properties similar than those processed at high temperature or solvothermally treated. Special interest has been focused on finding practical applications of the as-prepared materials in fields such as solar energy conversion and actuating materials

CO2 Capture in Ionic Liquids: A Review of Solubilities and Experimental Methods

The growing concern of climate change and global warming has in turn given rise to a thriving research field dedicated to finding solutions. One particular area which has received considerable attention is the lowering of carbon dioxide emissions from large-scale sources, that is, fossil fuel power. This paper focuses on ionic liquids being used as novel media for CO2 capture. In particular, solubility data and experimental techniques are used at a laboratory scale. Cited CO2 absorption data for imidazolium-, pyrrolidinium-, pyridinium-, quaternary-ammonium-, and tetra-alkyl-phosphonium-based ionic liquids is reviewed, expressed as mole fractions (X) of CO2 to ionic liquid. The following experimental techniques are featured: gravimetric analysis, the pressure drop method, and the view-cell method

Solar Cell Efficiency Enhancement Through Down-Shifting and Up-Converting Layers: the Ephocell Project: Luminescent Downshifting Quantum Yield Measurements

Organic cells and dye-sensitized cells developed to-date have a narrow active absorption range, relative to the spectral range of the available solar resource. Their efficiency could be significantly enhanced through a process of down-shifting (DS) and up-conversion of non-absorbable photons converting them to photons better matching the spectral response of the particular solar cell. The DS molecules must exhibit a large Stokes shift and high luminescent quantum yield when incorporated in the downshifting polymer layer. In this paper, the QY of a downshifting Europium (III) complex in solution is determined using two distinct experimental techniques. The QY is measured for varying concentration and at varying excitation wavelength