Before studying the ZnO as a spin-c

Before studying the ZnO as a spin-coating layer to improve the performance of TiO2 DSCs, it is worth presenting first some optical characteristics of this ZnO layer, with the aim to identify the coating material prior to its application. The transmittance spectra of five ZnO films with different ZnO precursor concentrations (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 M) are shown in Figure 1(a) together with the transmittance spectrum of the TiO2 film for comparison. The ZnO layers were deposited by the sol-gel spin-coating technique on FTO-glass substrates using 5 sol drops for each layer, while the Solaronix TiO2 film was screen-printed on FTO-glass substrate. The transmission wavelength threshold of the ZnO (~300 nm) is lower than that of the TiO2 (~350 nm), suggesting a wider energy gap for the ZnO, which can be the physical reason for the observed higher ZnO transmittance.
In Figure 1(b), we present the plots (αhν)2 versus hν for the curves of Figure 1(a), with hν = hc/λ the photon energy (c = 3 × 108 m/s is the light velocity, h = 6.66 × 10–34 Js is the Plank constant and λ is the light wave-length) and α the optical absorption coefficient deter-mined by the approximate relation T = exp(−α·d) which
ignores the film reflectance (d is the film thickness). The plots of Figure 1(b) are based on the assumption of direct electron transitions in ZnO and TiO2 semiconductors where the relation αhν ~ (hν − Eg)1/2 holds. The parame-ter Eg called “optical gap” can be experimentally deter-mined by extrapolating the line portion of the plot (αhν)2 versus hν to zero absorption coefficient. Thus, average optical gap values of 3.8 eV and 3.4 eV for the ZnO and TiO2 films are respectively determined from the curves of Figure 1(b).
Figure 2 shows the I-V characteristics of DSSCs with ZnO spin-coated TiO2 photo-electrodes at five different precursor concentrations (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 M). The I-V characteristic of a DSSC with bare TiO2 photo- electrode is included for comparison. In Table 1, we pre-sent the PV parameters extracted from the I-V curves of Figure 2. At the smallest precursor concentration 0.1 M, there is a clear enhancement of the short circuit photo-current JSC from 5.73 to 7.48 mA/cm2, while small shifts upward from 0.58 to 0.61 V and downward from 62% to 59% for the open circuit voltage VOC and the fill factor FF are respectively observed. Further increase of the ZnO precursor concentration, to 0.2 M, causes JSC to de-crease remarkably to 2.74 mA/cm2, whereas small shifts to 0.6 V and to 64.4% for VOC and FF are again respec-tively observed. Beyond 0.2 M, the PV-parameters de-crease drastically and almost no photovoltaic effect is detected (JSC ~ 0.2 - 0.1 mA/cm2, VOC ~ 0.2 V and FF ~ 25%).
The resulting power conversion efficiency
  is plotted in Figure 3 as a function of the ZnO precursor concentration. An optimum η ~ 2.7% is observed at the smallest concentration 0.1 M followed by a sharp decrease to 0%. While the small upward shift of VOC can be explained by a small shift of the Fermi-level upon ZnO coating, it is clear from Table 1 and Figure 3 that the variation of η is mainly due to the variation of JSC. It is known in the literature that the deposition of a metal oxide layer, with a higher conduction band energy minimum than that of TiO2, on the surface of a TiO2 photo-electrode creates an energy barrier that can inhibit the injected electrons from the dye molecules to recombine back with the electrolyte species [12,13]. This recombination inhibition is the direct cause of the photocurrent enhancement occurring at ZnO pre-cursor concentrations around 0.1 M. However, there must be an optimal amount of ZnO in the deposited layer above which the illuminated TiO2 surface is partially obscured by the ZnO layer. The original dye-adsorption efficiency of the TiO2 film decreases when the coating ZnO of much lower dye-adsorption efficiency [14] screens the TiO2 surface. The light harvest rate and the electron injection rate will consequently decrease and this will be reflected by the decrease of JSC and η (Figure 3).
Figure 4 shows the absorbance spectra of dye-loaded ZnO-coated TiO2 films at five different ZnO precursor concentrations (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 M), plotted to-gether with the spectrum of the dye-loaded uncoated TiO2 film. The spectrum of the bare TiO2 film is also plotted in Figure 4 for comparison. We can first compare the spectrum of the dye-loaded TiO2 with that of the bare TiO2: It is noticeable that the spectrum of the bare TiO2 film (black line) is much lower than the spectrum of the film with loaded dye (black curve), which means that the dye molecules form the main light absorber in the visible range. Since ZnO is more transparent in the visible range than TiO2, one would expect that the dye molecules will still form the main absorber in the presence of the ZnO layer and that the spectra of the dye-loaded ZnO-coated TiO2 films will be similar to that of the dye-loaded

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ก่อนไปเรียนต่อ ZnO เป็นชั้นหมุนเคลือบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของ TiO2 DSCs คุ้มนำเสนอครั้งแรกบางลักษณะแสงของชั้นนี้ ZnO การระบุวัสดุเคลือบก่อนการใช้งาน มุมส่งห้า ZnO ภาพยนตร์กับต่าง ZnO สารตั้งต้นความเข้มข้น (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 และ 0.5 M) จะแสดงอยู่ในรูป 1(a) ร่วมกับสเปกตรัมส่งฟิล์ม TiO2 สำหรับการเปรียบเทียบ ชั้น ZnO ฝากไว้ โดยเทคนิคลเจหมุนเคลือบบนพื้นผิวแก้ว FTO ใช้โซล 5 หยดสำหรับแต่ละชั้น ในขณะที่ฟิล์ม Solaronix TiO2 screen-printed บนกระจก FTO เกณฑ์ความยาวคลื่นส่งของ ZnO (~ 300 nm) ต่ำกว่าของ TiO2 (~ 350 nm), การแนะนำช่องว่างพลังงานกว้างสำหรับ ZnO ซึ่งสามารถส่ง ZnO สูงสังเกตเหตุผลทางกายภาพในรูป 1(b) เรานำเสนอที่ดินแปลง (αhν) 2 เมื่อเทียบกับ hν เส้นโค้งของรูป 1(a), hν = hc/λ พลังงานโฟตอน (c = 3 × 108 m/s คือ ความเร็วแสง h = 6.66 × 10-34 Js คงไม้กระดาน และλเป็นความยาว คลื่นแสง) และαสัมประสิทธิ์การดูดซับแสงเป็นอุปสรรคขุด โดยความสัมพันธ์โดยประมาณ T = exp(−α·d) ซึ่งละเว้นการสะท้อนของฟิล์ม (d คือ ความหนาของฟิล์ม) กราฟของรูป 1(b) เป็นไปตามสมมติฐานของการเปลี่ยนตรงอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำ TiO2 และ ZnO ที่ αhν ความสัมพันธ์ ~ (hν − Eg) มี 1/2 Eg parame-ter ที่เรียกว่าออปติคอลช่อง"ได้ทดลองเป็นอุปสรรคขุด โดย extrapolating ส่วนบรรทัดของพล็อต (αhν) 2 เมื่อเทียบกับ hν ที่ศูนย์สัมประสิทธิ์การดูดซับ ดังนั้น ค่าช่องว่างแสงเฉลี่ย 3.8 eV และ 3.4 eV สำหรับฟิล์ม TiO2 และ ZnO จะกำหนดตามลำดับจากเส้นโค้งของรูป 1(b)รูปที่ 2 แสดงลักษณะ-V ของ DSSCs กับ ZnO หมุนเคลือบ TiO2 ภาพขั้วที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่แตกต่างกันห้า (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 และ 0.5 M) ลักษณะ-V ของ DSSC กับภาพอิเล็กโทรดเปลือย TiO2 จะรวมสำหรับการเปรียบเทียบ ตารางที่ 1 เราก่อนส่งพารามิเตอร์ PV ที่สกัดได้จากเส้นโค้งของรูปที่ 2-V ที่น้อยที่สุดสารตั้งต้นความเข้มข้น 0.1 M มีการปรับปรุงที่ชัดเจนของภาพปัจจุบัน JSC จาก 5.73 การ 7.48 mA/cm2 ขณะเล็กเลื่อนขึ้นด้านบนจาก 0.58 0.61 V และลดลงจาก 62% 59% สำหรับแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด VOC และตัวคูณการเติม FF ตามลำดับว่า ไฟฟ้าลัดวงจร เพิ่มเติม ZnO สารตั้งต้นความเข้มข้น 0.2 เมตร ทำให้ JSC เพื่อยกเลิกจีบอย่างน่าทึ่งถึง 2.74 mA/cm2 ในขณะที่ขนาดเล็กกะ 0.6 V และ %ประมาณ 64.4 มม.สำหรับ VOC และ FF เป็นอีก respec tively สังเกต เกิน 0.2 M, PV-พารามิเตอร์ยกเลิกจีบอย่างมาก และตรวจพบเกือบไม่มีผลต่อเซลล์แสงอาทิตย์ (JSC ~ 0.2 - 0.1 mA/cm2, VOC ~ 0.2 V และ FF ~ 25%) ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่เกิดถูกพล็อตในรูปที่ 3 เป็นฟังก์ชันของความเข้มข้นสารตั้งต้นของ ZnO Ηสุด ~ 2.7% เป็นที่สังเกตที่ความเข้มข้นน้อยที่สุด 0.1 M ตาม ด้วยคมชัดลดลงเป็น 0% ในขณะที่กะขึ้นเล็กของ VOC สามารถอธิบายได้ โดยกะขนาดเล็กของระดับพลังงานแฟร์มีเมื่อเคลือบ ZnO เป็นที่ชัดเจนจากตารางที่ 1 และรูปที่ 3 ที่มีการเปลี่ยนแปลงของηเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของ JSC เป็นที่รู้จักกันในวรรณคดีการสะสมของชั้นออกไซด์โลหะ ที่มีความสูงนำพลังขั้นต่ำกว่าที่ของ TiO2 บนพื้นผิวของ TiO2 เป็น อิเล็กโทรดภาพสร้างอุปสรรคมีพลังงานที่สามารถยับยั้งฉีดอิเล็กตรอนจากโมเลกุลสีย้อมจะ recombine กลับกับชนิดอิเล็กโทรไลท์ [12,13] ยับยั้งการรวมตัวกันนี้เป็นสาเหตุโดยตรงของการปรับแต่ง photocurrent ที่เกิดขึ้นที่ความเข้มข้นก่อนเคอร์เซอร์ ZnO รอบ 0.1 M อย่างไรก็ตาม ต้องมีปริมาณเหมาะสมของ ZnO ในชั้นฝากซึ่งพื้นผิวสว่าง TiO2 บดบังบางส่วน โดยชั้น ZnO ประสิทธิภาพการดูดซับสีย้อมเดิมฟิล์ม TiO2 ลดเมื่อเคลือบ ZnO ของประสิทธิภาพดูดซับสีย้อมต่ำ [14] หน้าจอ TiO2 surface จึงจะลดอัตราการเก็บเกี่ยวแสงและอัตราการฉีดของอิเล็กตรอน และนี้จะแสดง โดยการลด JSC และη (3 รูป)รูปที่ 4 แสดงสเปกตรัมค่าย้อมโหลดฟิล์ม TiO2 เคลือบ ZnO ที่ห้าแตกต่างความเข้มข้นของสารตั้งต้น ZnO (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 และ 0.5 M), พล็อตการ gether กับสเปกตรัมของโหลดย้อมเคลือบผิว TiO2 ฟิล์ม สเปกตรัมของฟิล์ม TiO2 เปลือยถูกลงจุดในรูปที่ 4 เปรียบเทียบ เราสามารถเปรียบเทียบสเปกตรัมของ TiO2 ที่โหลดย้อมกับของ TiO2 เปลือยครั้งแรก: จะเห็นได้ชัดเจนว่า สเปกตรัมของฟิล์ม TiO2 เปลือย (สายดำ) มีน้อยกว่าคลื่นของฟิล์มกับย้อมโหลด (เส้นโค้งสีดำ), ซึ่งหมายความ ว่า โมเลกุลสีย้อมแบบตัวดูดซับแสงหลักในระยะที่มองเห็น ได้ ตั้งแต่ ZnO เป็นความโปร่งใสในระยะที่มองเห็นมากกว่า TiO2 หนึ่งจะคาดหวังว่า โมเลกุลสีย้อมจะยังคงรูปแบบตัวดูดซับหลักในชั้น ZnO และสเปกตรัมของฟิล์มเคลือบ ZnO TiO2 โหลดย้อมจะคล้ายกับของย้อมโหลด

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ก่อนที่จะศึกษา ZnO เป็นชั้นสปินเคลือบเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ TiO2 DSCs มันเป็นมูลค่านำเสนอครั้งแรกบางลักษณะแสงของ ZnO ชั้นนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อระบุวัสดุเคลือบผิวก่อนที่จะมีการประยุกต์ใช้ สเปกตรัมการส่งผ่านของภาพยนตร์ห้าซิงค์ออกไซด์ที่มีความเข้มข้น ZnO ปูชนียบุคคลที่แตกต่างกัน (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 และ 0.5 M) จะแสดงในรูปที่ 1 (ก) ร่วมกับการส่งผ่านคลื่นความถี่ของฟิล์ม TiO2 ในการเปรียบเทียบ ชั้นวางซิงค์ออกไซด์โดยโซลเจลสปินเทคนิคการเคลือบพื้นผิว FTO แก้วใช้ 5 หยดโซลสำหรับแต่ละชั้นในขณะที่ภาพยนตร์เรื่องนี้ได้รับการ Solaronix TiO2 หน้าจอพิมพ์บนพื้นผิว FTO แก้ว เกณฑ์การส่งความยาวคลื่นของซิงค์ออกไซด์ (~ 300 นาโนเมตร) ต่ำกว่าของ TiO2 (~ 350 นาโนเมตร) ชี้ให้เห็นช่องว่างพลังงานที่กว้างขึ้นสำหรับซิงค์ออกไซด์ซึ่งอาจจะเป็นเหตุผลทางกายภาพสำหรับการสังเกต ZnO การส่งผ่านสูง.
ในรูปที่ 1 (ข) เรานำเสนอแผนการ (αhν) 2 เมื่อเทียบกับhνสำหรับเส้นโค้งของรูปที่ 1 (a) กับhν = HC / λพลังงานโฟตอน (c = 3 × 108 เมตร / วินาทีเป็นความเร็วแสง H = 6.66 × 10-34 Js เป็นไม้กระดานอย่างต่อเนื่องและλเป็นแสงคลื่นความยาว) และค่าสัมประสิทธิ์แอลฟาดูดซึมแสงยับยั้ง-ขุดโดยความสัมพันธ์ประมาณ T = exp (-α· D) ซึ่ง
ละเว้นการสะท้อนฟิล์ม (D เป็นภาพยนตร์ ความหนา). แปลงของรูปที่ 1 (ข) จะขึ้นอยู่กับสมมติฐานของการเปลี่ยนอิเล็กตรอนโดยตรงในการซิงค์ออกไซด์ TiO2 และเซมิคอนดักเตอร์ที่ความสัมพันธ์αhν ~ (hν - เช่น) 1/2 ถือ parame-ตรีเช่นที่เรียกว่า "ช่องว่างแสง" สามารถยับยั้งการทดลอง-ขุดโดยคะเนส่วนสายของพล็อต (αhν) 2 เมื่อเทียบกับhνให้เป็นศูนย์สัมประสิทธิ์การดูดซึม ดังนั้นเฉลี่ยค่าช่องว่างแสง 3.8 EV และ 3.4 EV สำหรับฟิล์มซิงค์ออกไซด์และ TiO2 จะถูกกำหนดตามลำดับจากเส้นโค้งของรูปที่ 1 (ข).
รูปที่ 2 แสดงลักษณะที่สี่ของ DSSCs กับ ZnO ปั่นเคลือบ TiO2 ภาพขั้วไฟฟ้าที่ห้า ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่แตกต่างกัน (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 และ 0.5 M) ลักษณะที่สี่ของ DSSC กับขั้วไฟฟ้าเปลือย TiO2 แบ่งปันรูปภาพรวมอยู่ในการเปรียบเทียบ ในตารางที่ 1 เราก่อนส่งพารามิเตอร์ PV สกัดจากเส้นโค้งที่สี่ของรูปที่ 2 ในความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เล็กที่สุด 0.1 M มีการเพิ่มประสิทธิภาพที่ชัดเจนของ JSC ลัดวงจรภาพปัจจุบัน 5.73-7.48 mA / cm2 ในขณะที่ กะขนาดเล็กขึ้น 0.58-0.61 V และลดลงจาก 62% เป็น 59% สำหรับการเปิด VOC แรงดันไฟฟ้าวงจรและ FF ปัจจัยที่เติมได้มีการปฏิบัติตามลำดับ เพิ่มขึ้นต่อไปของความเข้มข้นของสารตั้งต้นซิงค์ออกไซด์ที่ 0.2 M ทำให้เกิด JSC เพื่อ de รอยพับอย่างน่าทึ่ง 2.74 mA / cm2 ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงขนาดเล็ก 0.6 V และ 64.4% สำหรับ VOC และ FF เป็นอีกครั้งที่สังเกต respec-ลำดับ นอกเหนือจาก 0.2 M, PV-de-พารามิเตอร์รอยพับอย่างมากและเกือบจะไม่มีผลกระทบต่อเซลล์แสงอาทิตย์มีการตรวจพบ (JSC ~ 0.2-0.1 mA / cm2, VOC ~ 0.2 V และ FF ~ 25%).
ส่งผลให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน
 พล็อตในรูปที่ 3 เป็นหน้าที่ของความเข้มข้นของสารตั้งต้นซิงค์ออกไซด์ เหมาะสมη ~ 2.7% เป็นที่สังเกตที่ความเข้มข้นที่เล็กที่สุด 0.1 M ตามด้วยการลดลงเหลือ 0% ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงขึ้นเล็ก ๆ ของ VOC สามารถอธิบายได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ ของแฟร์ระดับบนเคลือบซิงค์ออกไซด์ก็เป็นที่ชัดเจนจากตารางที่ 1 และรูปที่ 3 ว่าการเปลี่ยนแปลงของηเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของ JSC เป็นที่รู้จักกันในวรรณคดีที่ทับถมของชั้นออกไซด์ของโลหะที่มีขั้นต่ำพลังงานการนำวงดนตรีสูงกว่า TiO2, บนพื้นผิวของ TiO2 ภาพขั้วสร้างอุปสรรคพลังงานที่สามารถยับยั้งการอิเล็กตรอนฉีดจากโมเลกุลของสีย้อม การรวมตัวกลับมาพร้อมกับสายพันธุ์อิ [12,13] ยับยั้งการรวมตัวกันอีกนี่คือสาเหตุโดยตรงของการเพิ่มประสิทธิภาพของ photocurrent ที่เกิดขึ้นในซิงค์ออกไซด์ความเข้มข้นของเคอร์เซอร์ก่อนรอบ 0.1 เมตร แต่ต้องมีจำนวนที่เหมาะสมของซิงค์ออกไซด์ในชั้นฝากข้างต้นซึ่งพื้นผิว TiO2 สว่างถูกบดบังบางส่วนจากชั้นซิงค์ออกไซด์ เดิมมีประสิทธิภาพการดูดซับสีย้อมของฟิล์ม TiO2 จะลดลงเมื่อเคลือบซิงค์ออกไซด์ของประสิทธิภาพการดูดซับสีย้อมที่ต่ำกว่ามาก [14] หน้าจอพื้นผิว TiO2 อัตราการเก็บเกี่ยวแสงและอัตราการฉีดอิเล็กตรอนจึงจะลดลงและนี้จะสะท้อนให้เห็นจากการลดลงของ JSC และη (รูปที่ 3).
รูปที่ 4 แสดงสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของสีย้อมโหลดซิงค์ออกไซด์เคลือบฟิล์ม TiO2 ที่ห้าความเข้มข้น ZnO ปูชนียบุคคลที่แตกต่างกัน (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 และ 0.5 เมตร) วางแผนที่จะ-Gether กับสเปกตรัมของฟิล์ม TiO2 สีย้อมโหลดเคลือบผิว สเปกตรัมของฟิล์ม TiO2 เปลือยนอกจากนี้ยังมีพล็อตในรูปที่ 4 สำหรับการเปรียบเทียบ ครั้งแรกที่เราสามารถเปรียบเทียบสเปกตรัมของ TiO2 สีย้อมโหลดกับที่ของ TiO2 เปลือย: เป็นที่น่าสังเกตว่าสเปกตรัมของฟิล์ม TiO2 เปลือย (สายสีดำ) เป็นอย่างมากต่ำกว่าสเปกตรัมของภาพยนตร์ที่มีสีย้อมโหลด (เส้นโค้งสีดำ) เดอะ ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลของสีย้อมแบบโช้คแสงหลักในช่วงที่มองเห็น ตั้งแต่ ZnO มีความโปร่งใสมากขึ้นในช่วงที่มองเห็นได้มากกว่า TiO2 หนึ่งจะคาดหวังว่าโมเลกุลของสีย้อมจะยังคงรูปแบบโช้คหลักในการปรากฏตัวของชั้นซิงค์ออกไซด์และที่เปคตรัมของสีย้อมโหลดซิงค์ออกไซด์เคลือบฟิล์ม TiO2 จะคล้ายกับ ของสีย้อมโหลด