Đang tải... (xem toàn văn)
Trong tình hình phát triển các nguồn năng lượng tái tạo hiện nay, năng lượng mặt trời đã và đang được sử dụng phục vụ nhu cầu của con người, trong nguồn năng lượng mặt trời thì pin mặt trời hữu cơ đang được nghiên cứu một cách mạnh mẽ và có nhiều triển vọng ứng dụng vào mục đích thương mại. Điều này đã khiến tôi quyết định nghiên cứu đề tài này, trong đề tài này đầu tiên là phần giới thiệu tổng quan về pin mặt trời hữu cơ, các loại pin mặt trời hữu cơ và điển hình và nguyên lý hoạt động của chúng, phần tiếp theo là nghiên cứu về pin mặt trời hữu cơ sử dụng chất màu nhạy sáng, nguyên lý hoạt động của và hiệu suất chuyển hóa năng lượng, các đặc trưng của một linh kiện quang điện. Nối tiếp phần này là phần nói về một chất rất quan trọng của pin mặt trời chất màu nhạy sáng chính là chất màu nhạy sáng và cũng chính là mục tiêu của nghiên cứu của tôi trong khóa luận này trong phần này nói về các chất màu nhạy sáng, các bước phát triển của chất nhạy sáng và giải thích tại sao các chất nhạy sáng lại cho hiệu suất khác nhau. Phần cuối cùng là phần thực nghiệm và đánh giá kết quả thực nghiệm.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI I 3− TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Tài Lương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC CHẤT NHẠY SÁNG RUTHENIUM ĐẾN TÍNH CHẤT PIN MẶT TRỜI CHẤT MÀU NHẠY SÁNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Vật lý kỹ thuật HÀ NỘI - 2011 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Tài Lương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC CHẤT NHẠY SÁNG RUTHENIUM ĐẾN TÍNH CHẤT PIN MẶT TRỜI CHẤT MÀU NHẠY SÁNG KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Vật lý kỹ thuật Cán hướng dẫn: TS Nguyễn Hồng Minh Cán đồng hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Đức Nghĩa HÀ NỘI - 2011 ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới GS Nguyễn Đức Nghĩa TS Nguyễn Hồng Minh phịng Hóa Học Nano – Viện Hóa Học tận tình hướng dẫn bảo giúp em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp đại học Em xin cảm ơn chú, anh phịng Hóa Học Nano ủng hộ tạo điều kiện tốt cho em thực khóa luận thành cơng Em xin cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội dạy dỗ truyền đạt cho em kiến thức quý báu mà em áp dụng vào làm đề tài kiến thức hành trang cho em học tập làm việc sau Cuối em xin cảm ơn người thân gia đình, bạn bè chia sẻ khó khăn thời gian vừa qua Nguyễn Tài Lương i TĨM TẮT Trong tình hình phát triển nguồn lượng tái tạo nay, lượng mặt trời sử dụng phục vụ nhu cầu người, nguồn lượng mặt trời pin mặt trời hữu nghiên cứu cách mạnh mẽ có nhiều triển vọng ứng dụng vào mục đích thương mại Điều khiến định nghiên cứu đề tài này, đề tài phần giới thiệu tổng quan pin mặt trời hữu cơ, loại pin mặt trời hữu điển hình nguyên lý hoạt động chúng, phần nghiên cứu pin mặt trời hữu sử dụng chất màu nhạy sáng, nguyên lý hoạt động hiệu suất chuyển hóa lượng, đặc trưng linh kiện quang điện Nối tiếp phần phần nói chất quan trọng pin mặt trời chất màu nhạy sáng chất màu nhạy sáng mục tiêu nghiên cứu tơi khóa luận phần nói chất màu nhạy sáng, bước phát triển chất nhạy sáng giải thích chất nhạy sáng lại cho hiệu suất khác Phần cuối phần thực nghiệm đánh giá kết thực nghiệm ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp tơi cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, thực sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Hồng Minh GS Nguyễn Đức Nghĩa Các số liệu, mô hình tính tốn kết khóa luận trung thực Trong khóa luận tơi có tham khảo, trích dẫn số sách, báo, tạp chí ghi đầy đủ iii MỤC LỤC Hiệu suất quang điện chất nhạy sáng Rut-B1, HMP-11, HMP-12 DSSCs điều kiện AM 1.5 (100 mW/cm2) xvii 1.1 Giới thiệu pin mặt trời hữu nano 1.3 Vật liệu donor acceptor .8 1.4 Những hình thức cấu tạo Organic Solar Cell 10 1.4.1 Loại cấu tạo Bi – layer dạng bán dẫn polyme/ C60; bán dẫn polyme/bán dẫn polyme 10 1.4.2 Loại cấu tạo Bi – layer dạng Organic Dye/Đơn phân tử 10 1.4.3 Dạng polyme lai hạt vô 12 Pin mặt trời 12 JSC 12 (mA/cm2) 12 VOC .12 (V) 12 FF 12 η12 (%) 12 Doped pentacence heterjontion .12 7,7 12 0,90 12 0,66 12 4,5 12 Doped 12 5,3 12 iv 0,97 12 0,47 12 2,4 12 Cu Phtalocyanine/C60 bilayer Cell .12 13 12 0,53 12 0,52 12 3,6 12 MDMO-PPV-PCBM .12 5,25 12 0,82 12 0,61 12 2,5 12 Dye-sensitized Solar Cell with Ome TAD 12 512 0,90 12 0,56 12 2,56 12 1.5 Quantumdot hiệu ứng thác điện tử (Electronic Avalance effective Hightly Effective Multiple exiton Generation – HEMEG) 13 Chương .14 PIN MẶT TRỜI SỬ DỤNG CHẤT MÀU NHẠY SÁNG (DSSC) 14 2.1 Giới thiệu pin mặt trời DSSC 14 2.4 Các chất màu nhạy sáng (Dye - Photosensitizers) 21 v 2.6 Những pin mặt trời nhạy quang DSSC dùng chất màu chất điện ly pha rắn 25 2.7 Đặc trưng linh kiện quang điện 26 2.7.1 Thế hở mạch VOC 26 2.7.2 Dòng ngắn mạch JSC 27 3.1 Sự ảnh hưởng cấu trúc chất màu nhạy sáng đến hiệu suất pin mặt trời nhạy sáng (DSSC) 30 4.1 Thực nghiệm 41 4.1.1 Hóa chất vật liệu 41 Độ dày 42 (mm) 42 Hệ số truyền qua 42 (%) 42 Điện trở mặt 42 (Ω) 42 Độ đục 42 (%) 42 FTO 42 Thickness .42 (nm) .42 Dung sai bề dày .42 (mm) 42 Dung sai kích cỡ 42 (%) 42 Độ phẳng .42 vi 3.2 mm 42 ≥ 78 42 11-13 42 ≤ 42 750 42 ± 0.2 .42 ± 0.1 .42 ≤ 0.3% 42 Tên thường gọi 42 Ruthenium-B1 (hay gọi "Rut-B1") 42 Tên hóa học 42 cis-[Ru(H2dcbpy)(L)(NCS)2, ký hiệu Rut-B1, H2dcbpy = 4,4’dicarboxy-2,2’-bipyridine, L = 4-(4-carbazole-9-yl-styryl)-4’-methyl-2,2’bipyridine (Rut-B1) 42 Công thức phân tử 42 C45H31N7O4RuS2 .42 Khối lượng phân tử .42 898.97 g/mol 42 Tên thường gọi 43 HMP-11 43 Tên hóa học 43 cis-[Ru(H2dcbpy)(L)(NCS)2, ký hiệu HMP-11, H2dcbpy = 4,4dicarboxylic acid-2,2’-bipyridine, L = 4,4’-bis-(4-(N-carbazolyl)-phenyl-2vinyl)-2,2’-bipyridine .43 Công thức phân tử 43 C64H42N8O4RuS2 .43 vii Khối lượng phân tử .43 1152.27 g/mol 43 Tên thường gọi 44 HMP-12 44 Tên hóa học 44 cis-[Ru(H2dcbpy)(L)(NCS)2], ký hiệu HMP-12, H2dcbpy = 4,4’dicarboxylic acid-2,2’-bipyridine, L = 4,4’-bis-(4-(3,6-dimethoxy-Ncarbazolyl)-phenyl-2-vinyl)-2,2’-bipyridine 44 Công thức phân tử 44 C68H50N8O8RuS2 .44 Khối lượng phân tử .44 1272.37 g/mol 44 4.1.2 Các phương pháp phân tích sử dụng khóa luận 44 4.1.3.2 Hấp phụ chất mầu nhạy sáng vào màng TiO2 49 Đầu tiên pha dung dịch chất mầu nhạy sáng (pha chất màu N3 dùng chất màu hoàn toàn: Rut-B1, HMP-11 HMP-12), pha 10 mg loại chất màu N3, Rut-B1, HMP-11 HMP-12 vào cốc chứa 50 ml dung dịch (DMF) 99% Dùng đũa thủy tinh khuấy kỹ đợi cho chất mầu tan hết .49 4.2 Kết thảo luận .51 4.2.1 Kết SEM đo màng xốp TiO2 đế FTO màng Platin đế FTO 51 Dyes .55 HOMO 55 (eV) 55 Band gap 55 (eV) 55 viii carbazole làm tăng hiệu độ dài liên hợp hệ thống điện tử π Ảnh hưởng hai ligand lên tính chất hóa lý hiệu suất DSSCs dựa chất màu tổng hợp nghiên cứu 3.3.2 Chất màu Ruthenium HMP-11 Công thức HMP-11: cis-[Ru(H2dcbpy)(L)(NCS)2 H2dcbpy = 4,4dicarboxylic acid-2,2’-bipyridine L = 4,4’-bis-(4-(N-carbazolyl)-phenyl-2-vinyl)-2,2’bipyridine Chất màu HMP-11 chứa nhóm 9-phenyl-9H-carbazole gắn liên hợp lên vị trí 4,4’ bipyridine thông qua cầu nối vinyl benzen ligand nhằm mục đích thay đổi tính chất chất màu nghiên cứu ảnh hưởng thay đổi đến hiệu suất pin mặt trời 3.3.3 Chất màu Ruthenium HMP-12 Công thức chất màu HMP-12: cis-[Ru(H2dcbpy)(L)(NCS)2], ký hiệu HMP-12, H2dcbpy = 4,4’-dicarboxylic acid-2,2’-bipyridine, L = 4,4’-bis-(4-(3,6dimethoxy-N-carbazolyl)-phenyl-2-vinyl)-2,2’-bipyridine Chất màu nhạy sáng HMP-12 có cấu trúc tương tự HMP-11 vị trí 3,6 phân tử carbazole, nguyên tử hydro thay nhóm methoxy 40 Chương THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 4.1 Thực nghiệm 4.1.1 Hóa chất vật liệu Trong q trình chế tạo pin DSSC, vật liệu hóa chất sau sử dụng: Bột nano TiO2 P25, hỗn hợp chất epoxy, dung dịch điện li Iodolyte PMII-50, chất keo xúc tác Pt T/SP (công thức phân tử: PtCl 6.2H2O), kính dẫn điện suốt FTO Ethanol 99%, DMF 99%, acetone 99% Bảng 4-1: Thông số kỹ thuật dung dịch điện ly Iốt PMII-50 Tên hóa chất Iodolyte PMII-50 Redox iodide/tri-iodide Nồng độ 50 Mm Dung môi Acetonitrile Hình 4-1: Phổ truyền qua kính FTO trước sau phủ lớp TiO2 41 Bảng 4-2: Thông số kỹ thuật kính FTO Độ dày (mm) Hệ số truyền qua Điện trở mặt Độ đục FTO (%) Thickness (Ω) (nm) (%) 3.2 mm ≥ 78 11-13 ≤8 750 Dung sai bề dày Dung sai kích cỡ (mm) (%) ± 0.2 ± 0.1 • Chất màu nhạy sáng Ru-B1 Bảng 4-3: Các thông số Ru-B1 Tên thường gọi Ruthenium-B1 (hay cịn gọi "Rut-B1") Tên hóa học cis-[Ru(H2dcbpy)(L)(NCS)2, ký hiệu Rut-B1, H2dcbpy = 4,4’-dicarboxy-2,2’bipyridine, L = 4-(4-carbazole-9-yl-styryl)-4’methyl-2,2’-bipyridine (Rut-B1) Công thức phân tử C45H31N7O4RuS2 Khối lượng phân tử 898.97 g/mol N HOOC N N HOOC N 2+ N Ru N N C C S S Hình 4-2: Cấu trúc hóa học Ru-B1 • Chất màu nhạy sáng HMP-11 42 Độ phẳng ≤ 0.3% Bảng 4-4: Các thơng số hóa học HMP-11 Tên thường gọi Tên hóa học HMP-11 cis-[Ru(H2dcbpy)(L)(NCS)2, ký hiệu HMP-11, H2dcbpy = 4,4-dicarboxylic acid-2,2’bipyridine, L = 4,4’-bis-(4-(N-carbazolyl)phenyl-2-vinyl)-2,2’-bipyridine Công thức phân tử C64H42N8O4RuS2 Khối lượng phân tử 1152.27 g/mol N N HOOC N N HOOC N 2+ N Ru N N C C S S HMP-11 Hình 4-3: Cấu trúc hóa học HMP-11 • Chất màu nhạy sáng HMP-12 43 Bảng 4-5: Thông số kỹ thuật HMP-12 Tên thường gọi HMP-12 cis-[Ru(H2dcbpy)(L)(NCS)2], ký hiệu HMP-12, H2dcbpy = 4,4’-dicarboxylic acid-2,2’bipyridine, L = 4,4’-bis-(4-(3,6-dimethoxy-Ncarbazolyl)-phenyl-2-vinyl)-2,2’-bipyridine Tên hóa học Cơng thức phân tử C68H50N8O8RuS2 Khối lượng phân tử 1272.37 g/mol O O N O N HOOC HOOC N 2+ N N Ru N N N C C O S S HMP-12 Hình 4-4: Cấu trúc hóa học HMP-12 Các thiết bị sử dụng trình chế tạo pin: • Máy sấy dùng để sấy khơ màng TiO2 • Lị nung dùng để nung lớp kính FTO phủ TiO2 FTO phủ keo Pt • Đồng hồ vạn 4.1.2 Các phương pháp phân tích sử dụng khóa luận • Kính hiển vi điện tử qt (SEM) 44 Kính hiển vi điện tử quét loại kính hiển vi điện tử tạo ảnh với độ phân giải cao bề mặt mẫu vật cách sử dụng chùm điện tử hẹp quét bề mặt mẫu Việc tạo ảnh mẫu vật thực thông qua việc ghi nhận phân tích xạ phát từ tương tác chùm điện tử với bề mặt mẫu vật Trong kính hiển vi điện tử quét, điện tử phát từ súng phóng điện tử (có thể phát xạ nhiệt, hay phát xạ trường ), sau tăng tốc hội tụ thành chùm điện tử hẹp (cỡ vài trăm Angstrong đến vài nanômét) nhờ hệ thống thấu kính từ Thế tăng tốc SEM thường từ kV đến 50 kV hạn chế thấu kính từ, việc hội tụ chùm điện tử có bước sóng q nhỏ vào điểm kích thước nhỏ khó khăn Sau quét bề mặt mẫu nhờ cuộn quét tĩnh điện Độ phân giải SEM xác định từ kích thước chùm điện tử hội tụ, mà kích thước chùm điện tử bị hạn chế quang sai, mà SEM khơng thể đạt độ phân giải tốt TEM Ngoài ra, độ phân giải SEM phụ thuộc vào tương tác vật liệu bề mặt mẫu vật điện tử Khi điện tử tương tác với bề mặt mẫu vật, có xạ phát ra, tạo ảnh SEM phép phân tích thực thơng qua việc phân tích xạ Trong xạ tạo điện tử thứ cấp (secondary electrons) chế độ ghi ảnh thơng dụng kính hiển vi điện tử quét Chùm điện tử thứ cấp có lượng thấp (thường nhỏ 50 eV) ghi nhận ống nhân quang nhấp nháy Vì chúng có lượng thấp nên chủ yếu điện tử phát từ bề mặt mẫu với độ sâu vài nanomet, chúng tạo ảnh hai chiều bề mặt mẫu Như vậy, chụp ảnh SEM phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu bề mặt mẫu xạ tạo điện tử thứ cấp (secondary electrons) chế độ ghi ảnh thơng dụng kính hiển vi điện tử quét Chùm điện tử thứ cấp có lượng thấp (thường nhỏ 50 eV) ghi nhận ống nhân quang nhấp nháy Vì chúng có lượng thấp nên chủ yếu điện tử phát từ bề mặt mẫu với độ sâu vài nanomet, chúng tạo ảnh hai chiều bề mặt mẫu Như vậy, chụp ảnh SEM phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu bề mặt mẫu Các ảnh SEM khóa luận đo kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường S - 4800 (hãng Hitachi - Nhật) thuộc Viện Khoa học Vật liệu, với độ phóng đại hệ lên đến 800.000 lần • Phổ hấp thụ UV-Vis Phổ hấp thụ đo máy quang phổ UV-Vis OPTIZEN 2120 Phòng phân tích - Viện hóa học Máy quang phổ UV-VIS-NIR (ultraviolet-visible-near infrared 45 ranges spectrophotometer) sử dụng ánh sáng vùng tử ngoại gần, vùng khả kiến vùng hồng ngoại gần Để xác định phổ hấp thụ mẫu (dung dịch, khối, màng mỏng ) ta tiến hành thực phép đo cường độ ánh sáng truyền qua mẫu tính cường độ ánh sáng bị hấp thụ mẫu đo Cường độ ánh sáng bị hấp thụ mẫu xác định: IS = I0 – IG Để thu phổ hấp thụ mẫu, bước sóng ánh sáng tới quét từ vùng hồng ngoại gần tới vùng tử ngoại gần (UV-VIS-NIR) Bước sóng mà I S thu nhỏ bước sóng mà hấp thụ mẫu cực đại, bước sóng đặc trưng cho mẫu Hệ số hấp thụ mẫu xác định cơng thức: ε= OD c.d Trong đó: - ε hệ số hấp thụ - OD mật độ quang ánh sáng tới - c nồng độ dung dịch - d độ dày cuvett • Đặc trưng J-V Hiệu suất chuyển đổi quang đo với đèn (450W, Oriel) mô ánh sáng mặt trời (AM = 1.5) Nguồn ánh sáng cung cấp cho mẫu 100 mW/cm Máy sử dụng Keithley model 2400 digital hãng Keithley USA sản xuất • Đo dòng tức thời pin lượng mặt trời Sử dụng đồng hồ vạn để đo dòng điện hiệu điện tức thời pin lượng mặt trời 46 4.1.3 Chế tạo DSSC Ta miêu tả q trình chế tạo DSSC hồn chỉnh qua Hình 4-5: Hình 4-5: Mơ hình chế tạo pin mặt trời hữu Tạo lớp điện cực TiO2 : Anode Tạo điện cực đối: Cathode Tạo màng xốp TiO2 FTO Tạo lớp Platin FTO Hấp phụ chất màu vào màng TiO2 Ghép hai điện cực Bơm dung dịch điện ly DSSC hoàn chỉnh Hình 4-6: Sơ đồ quy trình chế tạo pin DSSC 4.1.3.1 Tạo màng xốp TiO2 đế FTO Các FTO cắt theo kích thước làm dung dịch acetone ethanol tinh khiết, sau lấy FTO khỏi dung dịch acetone đưa 47 vào lị sấy khơ nhiệt độ 100 0C Chú ý phải sử dụng kẹp để di chuyển không dùng tay tiếp xúc trực tiếp vào FTO để tránh tránh để lại dấu vân tay bụi bẩn bề mặt FTO Tạo màng TiO2 đế FTO Sử dụng 0.11g bột TiO2 P25, pha thêm 8ml dung dịch ethanol sau nghiền cối mã não hỗn hợp thật mịn Lúc hỗn hợp chất keo dẻo Lưu ý, trình nghiền phải thật tay, tránh tượng tạo bọt, đóng váng khô điều ảnh hưởng đến việc phủ lớp màng TiO lên kính FTO Nếu bị tạo bọt phủ TiO2 lên kính FTO lớp màng xốp khơng vị trí có bọt tạo thành lỗ thủng khơng mong muốn lớp màng TiO2 Do FTO có mặt dẫn điện nên cần dùng đồng hồ đo điện để xác định mặt dẫn điện Sau dùng băng keo dán lên hai bên FTO cách cm Quá trình phủ TiO2 lên kính FTO: nhỏ giọt hỗn hợp mà ta vừa có vào kính FTO Dùng đũa thủy tinh gạt hỗn hợp kính cho thật Đợi phút sau bóc băng dính đem sấy khô 100 oC vài phút Tiếp theo, loại bỏ lớp TiO2 không cần thiết, để lại diện tích 0.25 mm2 kính TiO2 FTO Hình 4-7: Màng TiO2 phủ kính FTO Nung mẫu để tạo màng xốp TiO2 đế FTO Mẫu sau sấy khô đem nung lò tới nhiệt độ 450 0C vòng 45 phút Các giai đoạn nung sau: 48 - từ nhiệt độ phòng lên 1500C, giữ 10 phút - từ 1500C tới 2500C, giữ 10 phút - từ 2500C tới 4500C, giữ 15 phút sau lấy mẫu Chúng ta chia giai đoạn nung để tạo lớp màng TiO có độ xốp tốt Nếu gia nhiệt nhanh lớp màng mỏng bị rạn nứt độ xốp Ngược lại, trình tăng nhiệt chậm lớp màng lại mịn trình tự xếp phân tử TiO2 tốn nhiều thời gian Như tìm quy trình nung hợp lý điều quan trọng với quy trình nung thu lớp màng TiO2 có độ xốp tính chất lý tốt tốt 4.1.3.2 Hấp phụ chất mầu nhạy sáng vào màng TiO2 Đầu tiên pha dung dịch chất mầu nhạy sáng (pha chất màu N3 dùng chất màu hoàn toàn: Rut-B1, HMP-11 HMP-12), pha 10 mg loại chất màu N3, Rut-B1, HMP-11 HMP-12 vào cốc chứa 50 ml dung dịch (DMF) 99% Dùng đũa thủy tinh khuấy kỹ đợi cho chất mầu tan hết Tiếp theo, sau nhấc mẫu phủ màng TiO khỏi lò nung, đợi mẫu nhiệt độ 850C cho mẫu vào dung dịch chất mầu nhạy sáng pha sẵn Hình 4-8: Thấm màu cho lớp màng TiO2 Khơng nên để mẫu q nóng, cho mẫu vào dung dịch chất màu nhạy sáng màng TiO2 bị rạn, bong tróc, chí mẫu bị rạn nứt Cịn để nguội nước ngồi khơng khí dễ dàng xâm nhập vào lớp màng xốp TiO gây ảnh hưởng xấu đến DSSC Sau khoảng thời gian 24h nhấc mẫu Sau 49 nhấc mẫu ngâm chất màu tráng qua ethanol để loại bỏ phần chất màu dư bề mặt Hình 4-9 mơ tả q trình trên: a) b) Hình 4-9: Màng TiO2 trước (a) sau thấm màu (b) 4.1.3.3 Tạo điện cực đối Rửa FTO acetol, sau sấy khô Dùng muối keo Platin phủ lớp mỏng lên mặt dẫn điện kính FTO Tiếp theo, nung kính 450 0C vịng 30 phút để thành phần dung môi keo Platin bay phân hủy hết để lại Platin bám bề mặt kính FTO Để mẫu nguội, ta thực bước 4.1.3.4 Ghép hai điện cực Dùng hỗn hợp chất keo epoxy dùng pin mặt trời hữu Trộn hai thành phần hỗn hợp theo tỷ lệ hướng dẫn Sau trộn dùng hỗn hợp để gắn hai kính FTO phủ lớp TiO2 hấp phụ chất màu với FTO phủ lớp Platin Để khoảng cách nhỏ hai thành phần pin để hai khe nhỏ dùng cho việc bơm dung dịch điện ly Sau ghép hai điện cực để tủ kín khoảng vài đến chất keo khơ hồn tồn 4.1.3.5 Bơm dung dịch điện ly Sử dụng xi lanh nhỏ bơm dung dịch điện ly vào hai khe hở để sẵn Nhờ tượng mao dẫn, dung dịch điện ly vào khe kính Bịt kín 50 hai đầu để hở Như vậy, ta có tế bào lượng mặt trời hữu sử dụng chất màu nhạy sáng Hình 4-10: Một pin mặt trời hoàn thiện Pin chế tạo hoàn thiện đem đo đặc trưng quan trọng I-V điều kiện ánh sáng tự nhiên lúc trưa 4.2 Kết thảo luận 4.2.1 Kết SEM đo màng xốp TiO2 đế FTO màng Platin đế FTO Ảnh SEM màng xốp nano TiO2 51 r Hình 4-11: Ảnh SEM mặt cắt ngang màng TiO2 Hình 4-11 ảnh SEM lớp màng TiO mà tiến hành đo Từ ảnh SEM, ta nhận thấy màng xốp TiO có chất lượng tốt, diện tích bề mặt cực lớn Màng tạo hạt TiO2 có đường kính 20-25 nm Như vậy, lớp màng hấp phụ tốt chất màu nhạy sáng ngâm vào dung dịch Điều có nghĩa có khả bắt điện tử chất màu nhạy sáng tốt chất màu nhạy sáng bị chiếu sáng Điều làm tăng hiệu suất DSSC lên đáng kể Ảnh SEM màng Platin kính FTO: 52 Hình 4-12: Ảnh SEM màng Platin đế FTO Hình 4-12 ảnh SEM màng Platin đế FTO Ta thấy phân tử Platin phân bố đồng đều, phủ kín tồn bề mặt đế thủy tinh FTO, bề mặt khơng có khuyết tật cho thấy chất lượng màng Platin đế FTO tốt 4.2.2 Kết đo phổ hấp thụ Ru-B1, HMP-11, HMP-12 53 Pha 0.001 g Rut-B1 vào 50 ml dung dịch DMF sau đo phổ hấp thụ Tiến hành hồn tồn tương tự đo phổ hấp thụ HMP-11, HMP-12 Hình 4-13: Phổ hấp thụ chất màu nhạy sáng Ru-B1, HMP-11, HMP-12 DMF Những quang phổ hấp thụ Ru-B1, HMP-11 HMP-12 đo DMF hiển thị hình 4-13 HMP-12 xuất ba cực đại hấp thụ bước sóng 295 nm, 374 nm 536 nm Cực đại hấp thụ 295 nm quy cho gối lên chuyển tiếp intraligand π - π* 4,4’-dicarboxylic acid-2,2’-bipyridy anchoring ligand ligand lệ thuộc [10] Cực đại hấp thụ khác 374 nm bao gồm hai thành phần: chuyển tiếp π - π* ligand lệ thuộc đặc trưng cho dịch chuyển điện tích kim loại-ligand (MLCT) HMP-12 Hệ số dập tắt exiton (ε) cực đại hấp thụ MLCT mức lượng thấp 536 nm 21.43 x 10 M-1cm-1 So sánh với chất tiền nhiệm, HMP-11, giá trị ε HMP-12 tương tự Cả hai chất HMP-11 HMP-12 di chuyển cực đại hấp thụ màu đỏ hệ số dập tắt MLCT Rut-B1 nhờ có gắn thêm nhóm N-phenyl carbazole thứ hai ligand phụ, tăng hai khả tăng electron mở rộng điện tử π ligand phụ liên hợp 54 ... suất pin hữu nhỏ pin vô đạt khoảng 0.5 – 0.6 Cơng thức tính hiệu suất OSC : η= Pout Vmax I max VOC J SC FF = = Pin Pin Pin Trong đó: VOC: điện mạch ngồi OSC ISC: cường độ dịng điện pin Pin:... trời nhiệt độ pin nhanh chóng tăng lên 600C Đây lợi lớn so với pin mặt trời vơ cơ, với pin mặt trời vơ giảm hiệu suất chuyển đổi lên tới 20% 14 2.2 Cấu trúc pin mặt trời DSSC Cấu trúc pin mặt trời... J-V pin mặt trời dựa phức Ruthenium Black dye 34 3-5 Chất màu nhạy sáng Ruthenium chứa nhóm kỵ nước 35 3-6 Độ bền linh kiện pin mặt trời sử dụng chất màu N-719 Z-907 36 3-7 Chất nhạy sáng Ruthenium