Novel perylene imides for solid state dye-sensitized solar cells
Petman, Henry (2017)
Petman, Henry
Tampereen ammattikorkeakoulu
2017
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017062714014
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2017062714014
Tiivistelmä
Dye-sensitized solar cells are an attractive technology emerging on the market because of the advantages with respect to the traditional inorganic silicon based cells, such as low-cost materials and fabrication processes, flexibility, light weight. Some challenges still remain in the field of research before the cells can be further commercialized, such as the optimization of the fabrication processes to enhance the overall cell performance, the long-term stability, the upscaling from laboratory-size to large-scale modules.
Aim of this Thesis was to analyze the performance of solar cells based on a novel organic dye compounds synthesized at Tampere University of Technology (TUT), Department of Chemistry and Bioengineering. Experimental work and measurements were done during training period on spring 2016, while the devices were fabricated earlier in summer 2015.
Solar cells were manufactured with a commercially available ruthenium dye, and were compared to devices including the perylene-based dye synthesized at TUT. The photovoltaic devices were measured regularly over half year period under simulated illumination to investigate their ability to provide electricity through an external circuit. From the I-V characteristics of the solar cells, the power conversion efficiencies and other important parameters could be calculated in order to compare their performance and the aging of the devices stored in darkness in ambient conditions. In the end, results were very promising for the home-made compound to be studied even more. Väriaineherkisteyt aurinkokennotovat houkutteleva uusi teknologia johtuen sen eduista perinteisiin silikonipohjaisiin aurinkokennoihin verrattuna, kuten halvemmat materiaalit sekä valmistusprosessit, joustavuus sekä kevytrakenteisuus. Joitakin haasteita kuitenkin on vielä tutkittavana ennenkuin näitä aurinkokennoja pystytään hyödyntämään eteenpäin, kuten valmistusprosessin optimointi, pitkäkestoisuus, sekä skaalaus laboratoriokoosta suuremman koon kennoihin.
Opinnäytetyön tavoitteena oli analysoida TTY:llä valmistettujen orgaanisten väriainemolekyylien suorituskykyä aurinkokennoissa. Työn kokeellinen osuus sekä mittaukset tehtiin keväällä 2016 aurinkokennoilla jotka oli valmistettu aiemmin kesällä 2015.
Aurinkokennoja valmistettiin yleisesti käytössä olevalla rutenium –väriaineella herkistettynä sekä omatekoisella peryleenipohjaisella väriaineella herkistettynä ja näiden suorituskykyä ja elinkaarta verrattiin toisiinsa. Kennoja mitattiin säännöllisin väliajoin puolen vuoden ajalla simuloidulla auringonvalolla ja niistä tutkittiin niiden kykyä antaa sähköä virtapiiriin. Virta-jännitekäyristä laskettiin kennojen hyötysuhde sekä muita tärkeitä parametreja ja niitä verrattiin toisiinsa. Tulokset vaikuttivat lupaavilta omatekoisen väriaineen kannalta ja sitä on aihetta tutkia lisää.
Aim of this Thesis was to analyze the performance of solar cells based on a novel organic dye compounds synthesized at Tampere University of Technology (TUT), Department of Chemistry and Bioengineering. Experimental work and measurements were done during training period on spring 2016, while the devices were fabricated earlier in summer 2015.
Solar cells were manufactured with a commercially available ruthenium dye, and were compared to devices including the perylene-based dye synthesized at TUT. The photovoltaic devices were measured regularly over half year period under simulated illumination to investigate their ability to provide electricity through an external circuit. From the I-V characteristics of the solar cells, the power conversion efficiencies and other important parameters could be calculated in order to compare their performance and the aging of the devices stored in darkness in ambient conditions. In the end, results were very promising for the home-made compound to be studied even more.
Opinnäytetyön tavoitteena oli analysoida TTY:llä valmistettujen orgaanisten väriainemolekyylien suorituskykyä aurinkokennoissa. Työn kokeellinen osuus sekä mittaukset tehtiin keväällä 2016 aurinkokennoilla jotka oli valmistettu aiemmin kesällä 2015.
Aurinkokennoja valmistettiin yleisesti käytössä olevalla rutenium –väriaineella herkistettynä sekä omatekoisella peryleenipohjaisella väriaineella herkistettynä ja näiden suorituskykyä ja elinkaarta verrattiin toisiinsa. Kennoja mitattiin säännöllisin väliajoin puolen vuoden ajalla simuloidulla auringonvalolla ja niistä tutkittiin niiden kykyä antaa sähköä virtapiiriin. Virta-jännitekäyristä laskettiin kennojen hyötysuhde sekä muita tärkeitä parametreja ja niitä verrattiin toisiinsa. Tulokset vaikuttivat lupaavilta omatekoisen väriaineen kannalta ja sitä on aihetta tutkia lisää.