Before studying the ZnO as a spin-c

Before studying the ZnO as a spin-coating layer to im-prove 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 เป็นชั้นหมุนเคลือบการ im-พิสูจน์ประสิทธิภาพของ TiO2 DSCs คุ้มค่าการนำเสนอครั้งแรกบางลักษณะแสงของชั้นนี้ 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) 3:

ก่อนเรียนเป็นชั้นเคลือบสังกะสี ปั่นเพื่อ IM พิสูจน์ประสิทธิภาพของ TiO2 dscs เป็นมูลค่าเสนอแรกบางแสงลักษณะนี้เช่นกัน ชั้นมีจุดมุ่งหมายที่จะระบุวัสดุเคลือบก่อนการประยุกต์ใช้ transmittance สเปกตรัมของซิงค์ออกไซด์ฟิล์มซิงค์ออกไซด์ 5 ที่มีสารตั้งต้นความเข้มข้น 0.1 , 0.2 , 0.3 , 0.4 และ 0.5 M ) จะแสดงในรูปที่ 1 ( a ) ร่วมกับ transmittance สเปกตรัมของฟิล์ม TiO2 เพื่อเปรียบเทียบ การซิงค์ออกไซด์ชั้นถูกฝากโดยวิธีโซล - เจลเคลือบบนพื้นผิวแก้วปั่นเทคนิค FTO ใช้ 5 หยด โซล ในแต่ละชั้น ส่วนโซลาร์โรนิซ TiO2 เป็นฟิล์มหน้าจอพิมพ์บนแผ่นแก้ว FTO . การส่งผ่านความยาวคลื่นเกณฑ์ของ ZnO ( ~ 300 nm ) ต่ำกว่าที่ของ TiO2 ( ~ 350 nm ) แนะนำให้กว้างขึ้นช่องว่างพลังงานสำหรับซิงก์ออกไซด์ ซึ่งสามารถเหตุผลทางกายภาพเพื่อพบว่า ZnO ส่งผ่าน .ในรูปที่ 1 ( B ) เราเสนอโครงเรื่อง ( α H ν ) 2 เทียบกับ H νสำหรับเส้นโค้งของรูปที่ 1 ( a ) กับ H ν = HC / λพลังงานโฟตอน ( C = 3 × 108 m / s คือความเร็วแสง H = 6.66 × 10 – 34 JS คือ ไม้กระดานที่คงที่ และλเป็นคลื่นแสงความยาว ) และαการดูดกลืนแสงเท่ากับขัดขวางขุดโดยประมาณความสัมพันธ์ t = exp ( −α· D ) ซึ่งสนใจฟิล์มสะท้อนแสง ( D คือ ความหนาของฟิล์ม ) แปลงของรูปที่ 1 ( B ) จะขึ้นอยู่กับสมมติฐานของการเปลี่ยนแปลงโดยตรงในซิงค์ออกไซด์ TiO2 อิเล็กตรอนและเซมิคอนดักเตอร์ที่ความสัมพันธ์α H ν ~ ( H ν− 2 ) 1 / 2 ถือ การ parame เธอเช่นเรียกว่า " แสงช่องว่าง " สามารถหาวิธีขุดโดยการประมาณเส้นส่วนของพล็อต ( α H ν ) 2 เทียบกับ H νกับสัมประสิทธิ์การดูดกลืนที่ศูนย์ ดังนั้นช่องว่างเฉลี่ยค่าแสง EV EV 3.8 และ 3.4 สำหรับซิงค์ออกไซด์ TiO2 และภาพยนตร์ตามลำดับ พิจารณาจากกราฟของรูปที่ 1 ( B )รูปที่ 2 แสดงลักษณะของ dsscs ไฟฟ้าด้วยซิงค์ออกไซด์ TiO2 เคลือบขั้วไฟฟ้าที่ปั่นรูป 5 ความเข้มข้นสารตั้งต้นที่แตกต่างกัน ( 0.1 , 0.2 , 0.3 , 0.4 และ 0.5 M ) ลักษณะของการไฟฟ้า DSSC พร้อมรูปถ่าย - TiO2 เปลือยขั้วรวมสำหรับการเปรียบเทียบ ตารางที่ 1 เราก่อนส่ง PV พารามิเตอร์สกัดจากไฟฟ้าโค้งของรูปที่ 2 ที่เล็กที่สุดสารเข้มข้น 0.1 M มีรูปชัดเจนการลัดวงจรปัจจุบัน JSC จาก 5.73 ถึง 7.48 MA / cm2 ในขณะที่ขนาดเล็กกะขึ้นจาก 0.58 0.61 V และลดลงจากร้อยละ 62 ถึง 59 เปอร์เซ็นต์ สำหรับค่าแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด VOC และเติมปัจจัย FF ตามลำดับ ) เพิ่มขึ้นเพิ่มเติมของซิงค์ออกไซด์สารตั้งต้นความเข้มข้น 0.2 M , สาเหตุ JSC de รอยพับบนถึง 2.74 MA / cm2 ในขณะที่เล็กกะ 0.6 V และ 64.4 % สำหรับ VOC และ FF อีกครั้ง respec มีสังเกต เกิน 0.2 M PV พารามิเตอร์ de รอยพับอย่างรวดเร็วและเกือบจะไม่มีแสงอาทิตย์ ผลตรวจพบ ( JSC ~ 0.2 - 0.1 Ma / cm2 , VOC ~ 0.2 V : ~ 25 % )ส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานคือวางแผนในรูปที่ 3 เป็นฟังก์ชันของซิงค์ออกไซด์สารตั้งต้นที่ใช้ ~ ηที่ 2.7% เป็นการตรวจสอบที่เล็กที่สุดเข้มข้น 0.1 M ตามด้วยการลดลงคมชัดใน 0 % ในขณะที่กะขึ้นเล็ก ๆของ บริษัท สามารถอธิบายได้โดยการเปลี่ยนแปลงขนาดเล็กของแฟร์ระดับบนเคลือบสังกะสี , มันชัดเจน จากตารางที่ 1 และรูปที่ 3 ว่า การเปลี่ยนแปลงของηเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของ JSC . มันเป็นที่รู้จักกันในวรรณคดี ที่ทับถมกันเป็นชั้นโลหะออกไซด์ที่มีพลังงานสูงนำวงดนตรีน้อยกว่าของ TiO2 บนพื้นผิวของ TiO2 electrode ภาพถ่ายสร้างกั้นพลังงานที่สามารถยับยั้งการฉีดอิเล็กตรอนจากโมเลกุลสีให้แขกกลับมีอิเล็กโทรไลต์ชนิด [ 12 , 13 ‘ ] นี้เป็นสาเหตุโดยตรงของการเกิดกระแสโฟโต ที่เกิดขึ้นในการซิงค์ออกไซด์ความเข้มข้นรอบก่อนเคอร์เซอร์ 0.1 เมตร อย่างไรก็ตาม จะต้องมีปริมาณที่เหมาะสมของ ZnO ในฝากชั้นข้างต้นซึ่งเรืองแสง ) ผิวจะบดบังเพียงบางส่วน โดยไฟฟ้าชั้น ประสิทธิภาพการดูดซับสีเดิมของ TiO2 ฟิล์มเคลือบสังกะสีจะลดลงเมื่อลดประสิทธิภาพการดูดซับสีย้อมมาก [ 14 ] หน้าจอพื้นผิว ) . แสงเก็บเกี่ยวและอัตราการฉีดอิเล็กตรอนซึ่งจึงลดลงและนี้จะสะท้อนให้เห็นโดยการลดลงของ JSC และη ( รูปที่ 3 )รูปที่ 4 แสดงสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของฟิล์มที่เคลือบสีสังกะสีออกไซด์ TiO2 โหลดต่างกัน 5 P ( สารตั้งต้นความเข้มข้น 0.1 , 0.2 , 0.3 , 0.4 และ 0.5 เมตร ) วางแผนเพื่อ gether กับสเปกตรัมของสีย้อมโหลดฟิล์ม TiO2 ที่ไม่ได้เคลือบ สเปกตรัมของ TiO2 เปลือยภาพยนตร์ยังวางแผนในรูปที่ 4 เปรียบเทียบ เราสามารถเปรียบเทียบสเปกตรัมของสี TiO2 กับโหลดของ TiO2 เปลือย : มันเป็นน่าสังเกตว่าสเปกตรัมของฟิล์ม TiO2 เปลือย ( เส้นสีดำ ) ต่ำกว่าสเปกตรัมของฟิล์มย้อมสีโหลด ( โค้งสีดำ ) ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลสีรูปรับแสงหลักในช่วง ที่สามารถมองเห็นได้ เนื่องจากสังกะสีมีความโปร่งใสมากขึ้นในช่วงที่มองเห็นได้กว่า TiO2 , หนึ่งจะคาดหวังว่าย้อมโมเลกุลจะยังคงรูปแบบโช้คหลักในการปรากฏตัวของ ZnO ชั้นและสเปกตรัมสีเคลือบฟิล์มซิงค์ออกไซด์ TiO2 โหลด