Authors:	Leidich, Patrick
Title:	Synthesis of 1D semiconductors for application in dye-sensitized solar cells
Online publication date:	11-Feb-2017
Year of first publication:	2017
Language:	english
Abstract:	Initiated by their outstanding efficiency and concomitant low-cost, dye-sensitized solar cells (DSCs) represent a large field of research nowadays, as they also have a high potential for further industrial applications. DSCs show many interesting features, such that they are printable on transparent foil, which makes then light and flexible, and might enable them to be used in every-day items and therefore, they can also find application as portable power-supplies. All DSCs exhibit a photo-anode, consisting of a porous semiconductor and a dye, an electrolyte needed for regeneration of the dye, and two electrodes for charge collection. Several materials are suitable for the photo-anodes, important is not only the used compound, but also the morphology of the employed particles plays a crucial role for the efficiency of the DSC. On the one hand, the morphology has to exhibit a high surface area for dye adsorption, and, on the other hand, enable an efficient pathway to release the electrons from the device. The present work focusses on the synthesis of such anisotropic semiconductors that enable the DSC to extract higher currents from the photo-anode. More precisely, this work is divided into two parts, the first aimed to investigate the growth of anisotropic micro- and nanostructured TiO2 and SnO2 as well as hybrid structures to combine the advantageous material’s properties of TiO2 and SnO2. In the second part, these nanostructures were incorporated into photo-anodes and the impact of the anisotropic structures on the efficiency was tested. Seit ihrer ersten Beschreibung in 1991 sind Farbstoffsolarzellen zu einem wichtigen Forschungsthema gewachsen, was in ihren herausragenden Wirkungsgraden und den gleichzeitig geringen Herstellungskosten begründet liegt. Sie bieten viele interessante Eigenschaften und Herstellungsvarianten, so kann sie zum Beispiel auf transparente Folie gedruckt werden, sodass sie – leicht und biegbar – als transportierbare Stromquelle dienen können. Alle Farbstoffsolarzellen bestehen aus einer Photoanode, die ihrerseits aus einem porösen Halbleiter und einem Farbstoff besteht, einem Elektrolyt zur Regeneration des Farbstoffs, und zwei Elektroden, an denen der Strom abgegriffen wird. Generell sind verschiedene Halbleitermaterialien für die Anwendung als Photoanode gut geeignet, allerdings ist nicht nur die chemische Zusammensetzung an sich entscheidend, sondern auch die Morphologie der eingesetzten Partikel. Diese müssen auf der einen Seite eine hohe Farbstoffbeladung begünstigen, aber auf der anderen Seite auch effiziente Leiterstrukturen darstellen, sodass die generierten Ladungen möglichst verlustfrei an den Elektroden abgegriffen werden können. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung effizienter Leiterstrukturen, um eine bessere Ladungsextraktion aus der Photoanode zu ermöglichen. Diese Arbeit ist in zwei Abschnitte unterteilt, zunächst wurde das Wachstum von anisotropen TiO2 und SnO2 Mikro- und Nanostrukturen, wie auch die Synthese von Hybridpartikeln, um die Eigenschaften beider Materialien zu kombinieren, untersucht. Im zweiten Teil wurden diese Partikel in Photoanoden inkorporiert und in Farbstoffsolarzellen getestet.
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3291
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000010002
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	XX, 145 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen