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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2019

05.07.2019

Anatase TiO2 nanowires with nanoscale whiskers for the improved photovoltaic performance in dye-sensitized solar cells

verfasst von: Zhaobin Zhang, Wanxian Cai, Yanqi Lv, Yuanzeng Jin, Koucheng Chen, Ling Wang, Xingfu Zhou

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 15/2019

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Abstract

TiO2 as an efficient electron transfer material has been widely utilized in dye-sensitized solar cells (DSSCs), and the morphology of TiO2 plays a decisive role in the performance of DSSCs. However, one-dimensional TiO2 nanowires, which are generally used as the efficient electron transport layers, have small specific surface area and low dye loading. Here, we introduce an effective and reproducible one-step hydrothermal method to prepare TiO2 nanowire with nanoscale whiskers. The synthetic sample was characterized by the field emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray powder diffraction. TiO2 nanowire with nanoscale whiskers has a high light scattering performance and high dye loading capacity. This novel TiO2 nanowire show a power conversion efficiency (PCE) of 4.12%, which is close to the benchmark of P25 nanoparticle usually used in DSSC fabrication. The PCE of DSSC-3 using TiO2 nanowire with nanoscale whiskers and commercial P25 double-layer photoanode has a PCE of 5.98%, showing an increase of 11.98% when compared with DSSC-2 based on pure P25 photoanode.

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Literatur
3.
Zurück zum Zitat A. Shah, P. Torres, R. Tscharner, N. Wyrsch, H. Keppner, Science 285, 692–698 (1999)CrossRef A. Shah, P. Torres, R. Tscharner, N. Wyrsch, H. Keppner, Science 285, 692–698 (1999)CrossRef
5.
6.
Zurück zum Zitat F. Svauage, J.D. Decoppet, M. Zhang, S.M. Zakeeruddin, P. Comte, M. Nazeeruddin, P. Wang, M. Gratzel, J. Am. Chem. Soc. 133, 9304–9310 (2011)CrossRef F. Svauage, J.D. Decoppet, M. Zhang, S.M. Zakeeruddin, P. Comte, M. Nazeeruddin, P. Wang, M. Gratzel, J. Am. Chem. Soc. 133, 9304–9310 (2011)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat F. Rezvani, E. Parvazian, S.A. Hosseini, Bull. Mater. Sci. 39, 1397–1402 (2016)CrossRef F. Rezvani, E. Parvazian, S.A. Hosseini, Bull. Mater. Sci. 39, 1397–1402 (2016)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat M.A.M. Al-Alwani, A.B. Mohamad, N.A. Ludin, A.A.H. Kadhum, K. Sopian, Renew. Sust. Energy Rev. 65, 183–213 (2016)CrossRef M.A.M. Al-Alwani, A.B. Mohamad, N.A. Ludin, A.A.H. Kadhum, K. Sopian, Renew. Sust. Energy Rev. 65, 183–213 (2016)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Z.G. Chen, H. Yang, X.H. Li, F.Y. Li, T. Yi, C.H. Huang, J. Mater. Chem. 17, 1602–1607 (2007)CrossRef Z.G. Chen, H. Yang, X.H. Li, F.Y. Li, T. Yi, C.H. Huang, J. Mater. Chem. 17, 1602–1607 (2007)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat A.C. Santulli, C. Koenigsmann, A.L. Tiano, D. Derosa, S.S. Wong, Nanotechnology 22, 245402 (2011)CrossRef A.C. Santulli, C. Koenigsmann, A.L. Tiano, D. Derosa, S.S. Wong, Nanotechnology 22, 245402 (2011)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat J.Y. Liao, J.W. He, H. Xu, D.B. Kuang, C.Y. Su, J. Mater. Chem. 22, 7910–7918 (2012)CrossRef J.Y. Liao, J.W. He, H. Xu, D.B. Kuang, C.Y. Su, J. Mater. Chem. 22, 7910–7918 (2012)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat N.G. Park, J.V.D. Lagemaat, A.J. Frank, J. Phys. Chem. B 104, 8989–8994 (2000)CrossRef N.G. Park, J.V.D. Lagemaat, A.J. Frank, J. Phys. Chem. B 104, 8989–8994 (2000)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat R. Cherrington, D.J. Hughes, S. Senthilarasu, V. Goodship, Energy Technol. 3, 866–870 (2015)CrossRef R. Cherrington, D.J. Hughes, S. Senthilarasu, V. Goodship, Energy Technol. 3, 866–870 (2015)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat N. Tasić, Z.M. Stanojević, Z. Branković, U. Lačnjevac, V. Ribić, M. Žunić, T. Novaković, M. Podlogar, G. Branković, Electrochim. Acta 210, 606–614 (2016)CrossRef N. Tasić, Z.M. Stanojević, Z. Branković, U. Lačnjevac, V. Ribić, M. Žunić, T. Novaković, M. Podlogar, G. Branković, Electrochim. Acta 210, 606–614 (2016)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat F.I.M. Fazli, M.K. Ahmad, C.F. Soon, N. Nafarizal, A.B. Suriani, A. Mohamed, M.H. Mamat, M.F. Malek, M. Shimomura, K. Murakami, Optik 140, 1063–1068 (2017)CrossRef F.I.M. Fazli, M.K. Ahmad, C.F. Soon, N. Nafarizal, A.B. Suriani, A. Mohamed, M.H. Mamat, M.F. Malek, M. Shimomura, K. Murakami, Optik 140, 1063–1068 (2017)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat A.S. Shikoh, Z. Ahmad, F. Touati, R.A. Shakoor, S.A. Al-Muhtaseb, Ceram. Int. 43, 10540–10545 (2017)CrossRef A.S. Shikoh, Z. Ahmad, F. Touati, R.A. Shakoor, S.A. Al-Muhtaseb, Ceram. Int. 43, 10540–10545 (2017)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat B.X. Lei, P. Zhang, M.L. Xie, Y. Li, S.N. Wang, Y.Y. Yu, W. Sun, Z.F. Sun, Electrochim. Acta 173, 497–505 (2015)CrossRef B.X. Lei, P. Zhang, M.L. Xie, Y. Li, S.N. Wang, Y.Y. Yu, W. Sun, Z.F. Sun, Electrochim. Acta 173, 497–505 (2015)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat X.Y. Liu, J. Fang, Y. Liu, T. Lin, Front. Mater. Sci. 10, 225–237 (2016)CrossRef X.Y. Liu, J. Fang, Y. Liu, T. Lin, Front. Mater. Sci. 10, 225–237 (2016)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat L. Zhao, C. Zhong, Y. Wang, S. Wang, B. Dong, L. Wan, J. Power Sources 292, 49–57 (2015)CrossRef L. Zhao, C. Zhong, Y. Wang, S. Wang, B. Dong, L. Wan, J. Power Sources 292, 49–57 (2015)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Y. Akila, N. Muthukumarasamy, S. Agilan, T.K. Mallick, S. Senthilarasu, D. Velauthapillai, Opt. Mater. 58, 76–83 (2016)CrossRef Y. Akila, N. Muthukumarasamy, S. Agilan, T.K. Mallick, S. Senthilarasu, D. Velauthapillai, Opt. Mater. 58, 76–83 (2016)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat J.Y. Liao, B.X. Lei, D.B. Kuang, C.Y. Su, Energy Environ. Sci. 4, 4079–4085 (2011)CrossRef J.Y. Liao, B.X. Lei, D.B. Kuang, C.Y. Su, Energy Environ. Sci. 4, 4079–4085 (2011)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Z.J. Cui, K.Y. Zhang, G.Y. Xing, Y.Q. Feng, S.X. Meng, Front. Chem. Sci. Eng. 11, 395–404 (2017)CrossRef Z.J. Cui, K.Y. Zhang, G.Y. Xing, Y.Q. Feng, S.X. Meng, Front. Chem. Sci. Eng. 11, 395–404 (2017)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Y.F. Zhu, L. Zhou, Y.B. Lin, Y.W. Dong, C.J. Pan, Ceram. Int. 44, 5692–5698 (2018)CrossRef Y.F. Zhu, L. Zhou, Y.B. Lin, Y.W. Dong, C.J. Pan, Ceram. Int. 44, 5692–5698 (2018)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat X.J. Feng, K. Shankar, O.K. Varghese, M. Paulose, T.J. Latempa, C.A. Grimes, Nano Lett. 8, 3781–3786 (2008)CrossRef X.J. Feng, K. Shankar, O.K. Varghese, M. Paulose, T.J. Latempa, C.A. Grimes, Nano Lett. 8, 3781–3786 (2008)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat F. Sauvage, F.D. Fonzo, A.L. Bassi, C.S. Casari, V. Russo, G. Divitini, C. Ducati, C.E. Bottani, P. Comte, M. Grätzel, Nano Lett. 10, 2562–2567 (2010)CrossRef F. Sauvage, F.D. Fonzo, A.L. Bassi, C.S. Casari, V. Russo, G. Divitini, C. Ducati, C.E. Bottani, P. Comte, M. Grätzel, Nano Lett. 10, 2562–2567 (2010)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat W.Q. Wu, B.X. Lei, H.S. Rao, Y.F. Xu, Y.F. Wang, C.Y. Su, D.B. Kuang, Sci. Rep. 3, 1352 (2013)CrossRef W.Q. Wu, B.X. Lei, H.S. Rao, Y.F. Xu, Y.F. Wang, C.Y. Su, D.B. Kuang, Sci. Rep. 3, 1352 (2013)CrossRef
28.
29.
Zurück zum Zitat H.X. Wang, M.N. Liu, M. Zhang, P. Wang, H. Miura, Y. Cheng, J. Bell, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 17359–17366 (2011)CrossRef H.X. Wang, M.N. Liu, M. Zhang, P. Wang, H. Miura, Y. Cheng, J. Bell, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 17359–17366 (2011)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat D.K. Roh, W.S. Chi, H. Jeon, S.J. Kim, J.H. Kim, Adv. Funct. Mater. 24, 379–386 (2014)CrossRef D.K. Roh, W.S. Chi, H. Jeon, S.J. Kim, J.H. Kim, Adv. Funct. Mater. 24, 379–386 (2014)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat D.K. Roh, W.S. Chi, S.H. Ahn, H. Jeon, J.H. Kim, ChemSusChem 6, 1384–1391 (2013)CrossRef D.K. Roh, W.S. Chi, S.H. Ahn, H. Jeon, J.H. Kim, ChemSusChem 6, 1384–1391 (2013)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat F. Shao, J. Sun, L. Gao, S. Yang, J. Luo, J. Mater. Chem. 22, 6824–6830 (2012)CrossRef F. Shao, J. Sun, L. Gao, S. Yang, J. Luo, J. Mater. Chem. 22, 6824–6830 (2012)CrossRef
33.
34.
Zurück zum Zitat H. Wang, B. Li, J. Gao, M. Tang, H.B. Feng, J.H. Li, L. Guo, CrystEngComm 14, 5177–5181 (2012)CrossRef H. Wang, B. Li, J. Gao, M. Tang, H.B. Feng, J.H. Li, L. Guo, CrystEngComm 14, 5177–5181 (2012)CrossRef
35.
36.
Zurück zum Zitat K. Bourikas, C. Kordulis, A. Lycourghiotis, Chem. Rev. 114, 9754–9823 (2014)CrossRef K. Bourikas, C. Kordulis, A. Lycourghiotis, Chem. Rev. 114, 9754–9823 (2014)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat X.Y. Tao, Y.M. Wang, X. Zhang, H.X. Sun, Q.S. Zhang, L.Y. Niu, J. Liu, X.F. Zhou, J. Alloy. Compd. 631, 202–208 (2015)CrossRef X.Y. Tao, Y.M. Wang, X. Zhang, H.X. Sun, Q.S. Zhang, L.Y. Niu, J. Liu, X.F. Zhou, J. Alloy. Compd. 631, 202–208 (2015)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat F. Fabregat-Santiago, G. Garcia-Belmonte, I. Mora-Sero, J. Bisquert, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 9083–9118 (2011)CrossRef F. Fabregat-Santiago, G. Garcia-Belmonte, I. Mora-Sero, J. Bisquert, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 9083–9118 (2011)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat B.H. Lee, M.Y. Song, S.Y. Jang, S.M. Jo, S.Y. Kwak, D.Y. Kim, J. Phys. Chem. C 113, 21453–21457 (2009)CrossRef B.H. Lee, M.Y. Song, S.Y. Jang, S.M. Jo, S.Y. Kwak, D.Y. Kim, J. Phys. Chem. C 113, 21453–21457 (2009)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat P. Wang, S.M. Zakeeruddin, P. Comte, R. Charvet, R. Humphrey-Baker, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B 107, 14336–14341 (2003)CrossRef P. Wang, S.M. Zakeeruddin, P. Comte, R. Charvet, R. Humphrey-Baker, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B 107, 14336–14341 (2003)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat K.L. Lv, J.G. Yu, L.Z. Cui, S.L. Chen, M. Li, J. Alloy. Compd. 509, 4557–4562 (2011)CrossRef K.L. Lv, J.G. Yu, L.Z. Cui, S.L. Chen, M. Li, J. Alloy. Compd. 509, 4557–4562 (2011)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat K.M. Guo, M.Y. Li, X.L. Fang, L.H. Bai, M.D. Luoshan, F.P. Zhang, X.Z. Zhao, J. Power Sources 264, 35–41 (2014)CrossRef K.M. Guo, M.Y. Li, X.L. Fang, L.H. Bai, M.D. Luoshan, F.P. Zhang, X.Z. Zhao, J. Power Sources 264, 35–41 (2014)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat J. Qian, P. Liu, Y. Xiao, Y. Jiang, Y. Cao, X. Ai, H. Yang, Adv. Mater. 21, 3663–3667 (2009)CrossRef J. Qian, P. Liu, Y. Xiao, Y. Jiang, Y. Cao, X. Ai, H. Yang, Adv. Mater. 21, 3663–3667 (2009)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat L.Y. Niu, Q.S. Zhang, J. Liu, J. Qian, X.F. Zhou, J. Alloy. Compd. 656, 863–870 (2016)CrossRef L.Y. Niu, Q.S. Zhang, J. Liu, J. Qian, X.F. Zhou, J. Alloy. Compd. 656, 863–870 (2016)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat Q. Wang, J.E. Moser, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B 109, 14945–14953 (2005)CrossRef Q. Wang, J.E. Moser, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B 109, 14945–14953 (2005)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat M. Adachi, M. Sakamoto, J.T. Jiu, Y. Ogata, S. Isoda, J. Phys. Chem. B 110, 13872–13880 (2006)CrossRef M. Adachi, M. Sakamoto, J.T. Jiu, Y. Ogata, S. Isoda, J. Phys. Chem. B 110, 13872–13880 (2006)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat Y.J. Kim, M.H. Lee, H.J. Kim, G. Lim, Y.S. Choi, N.G. Park, K. Kim, W.I. Lee, Adv. Mater. 21, 3668–3673 (2009)CrossRef Y.J. Kim, M.H. Lee, H.J. Kim, G. Lim, Y.S. Choi, N.G. Park, K. Kim, W.I. Lee, Adv. Mater. 21, 3668–3673 (2009)CrossRef
Metadaten
Titel
Anatase TiO2 nanowires with nanoscale whiskers for the improved photovoltaic performance in dye-sensitized solar cells
verfasst von
Zhaobin Zhang
Wanxian Cai
Yanqi Lv
Yuanzeng Jin
Koucheng Chen
Ling Wang
Xingfu Zhou
Publikationsdatum
05.07.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 15/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01768-1

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