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23.05.2017 | Ausgabe 17/2017

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 17/2017

Enhancement of carrier-collection by electrospun Nb-doped TiO\(_2\) nanofiber-network in photoelectrode of dye-sensitized solar cells

Zeitschrift:
Journal of Materials Science: Materials in Electronics > Ausgabe 17/2017
Autoren:
Shirong Guo, Yuji Horie, Shinji Imada, Muhammad Zobayer Bin Mukhlish, Teruaki Nomiyama

Abstract

Conductive nanofiber(NF)-network in nano scale is expected to act as a collector of excited carriers in a medium with short diffusion length of carriers. For the effective usage of conductive NF-network in mesoporous media, we tried to actualize the composite structure of electrospun NF-network of Nb-doped TiO\(_2\) (TNO) in a mesoporous TiO\(_2\) layer keeping the network and its direct connection to conductive substrate. The effects of inserted NF-network with different mesh size were examined for the performance of dye-sensitized solar cells. By the insertion of NF-network, the power conversion efficiency \(\eta\) was increased by 29.3% resulting from the increase of the short circuit current density \(J_\text{sc}\) by 31.3%. From the time-resolved spectra of photovoltage and photocurrent, and electrochemical impedance spectra, it was found that photoelectrodes with NF-network had long lifetime of the electrons \(\tau _\text{e}\), small recombination rate of electrons \(k_\text{eff}\), and large steady state electron density \(n_\text{s}\). The enhancement of photocurrent and the external quantum efficiency also shows that TNO NF-network acts as a good carrier collector with the low leakage rate of photoexcited carriers.

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