Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 23/2017

17.08.2017

Enhancing the performance of dye-sensitized solar cells by ZnO nanorods/ZnO nanoparticles composite photoanode

verfasst von: Zheng Huang, Yuanyao Dou, Kai Wan, Fang Wu, Liang Fang, Haibo Ruan, Baoshan Hu, Fanming Meng, Meiyong Liao

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 23/2017

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this paper, ZnO nanorods (NRs) were prepared by a two-step solution phase reaction. A composite photoanode architecture is fabricated by adding 0–0.20 at.% ZnO NRs into ZnO nanoparticles (NPs). The scanning electron microscopy image shows that the average diameter and length of the ZnO NRs are about 50 nm and 2–5 µm, respectively, and the ZnO NRs are uniformly embedded into the ZnO NPs photoanode. The UV–vis spectrum analysis reveals that the amount of dye adsorption of the composite photoanode decreases with increasing ZnO NRs content. Meanwhile, the influence of ZnO NRs contents on the dye-sensitized solar cells (DSSCs) performance is systematically investigated. The photocurrent density–voltage (J–V) characteristics reveal that the device performance of DSSCs can be significantly enhanced by the composite photoanode. Typically, the DSSC with 0.15 at.% ZnO NRs obtains the optimal energy conversion efficiency of 3.8%, which is 28.4% higher than that of the pristine ZnO DSSCs. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analysis shows that ZnO NRs can provide a direct pathway for accelerating electron transport, extending the electron lifetime, suppressing electron recombination and improving electron collection efficiency. These results indicate that the incorporation of ZnO NRs in the photoanode is an effective way to improve the performance of DSSCs.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
2.
Zurück zum Zitat U. Bach, D. Lupo, P. Comte, J.E. Moser, F. Weissortel, J. Salbeck, H. Spreitzer, M. Gratzel, Nature 395, 583 (1998)CrossRef U. Bach, D. Lupo, P. Comte, J.E. Moser, F. Weissortel, J. Salbeck, H. Spreitzer, M. Gratzel, Nature 395, 583 (1998)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Y. Chiba, A. Islam, Y. Watanabe, R. Komiya, N. Koide, L.Y. Han, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 24 (2006)CrossRef Y. Chiba, A. Islam, Y. Watanabe, R. Komiya, N. Koide, L.Y. Han, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 24 (2006)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat E.M. Kaidashev, M. Lorenz, H. Von Wenckstern, A. Rahm, H.C. Semmelhack, K.H. Han, G. Benndorf, C. Bundesmann, H. Hochmuth, M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 82, 3901 (2003)CrossRef E.M. Kaidashev, M. Lorenz, H. Von Wenckstern, A. Rahm, H.C. Semmelhack, K.H. Han, G. Benndorf, C. Bundesmann, H. Hochmuth, M. Grundmann, Appl. Phys. Lett. 82, 3901 (2003)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat M. Law, L.E. Greene, J.C. Johnson, R. Saykally, P. Yang, Nat. Mater. 4, 455 (2005)CrossRef M. Law, L.E. Greene, J.C. Johnson, R. Saykally, P. Yang, Nat. Mater. 4, 455 (2005)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat P.S. Archana, R. Jose, C. Vijila, S. Ramakrishna, J. Phys. Chem. C 113, 21538 (2009)CrossRef P.S. Archana, R. Jose, C. Vijila, S. Ramakrishna, J. Phys. Chem. C 113, 21538 (2009)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat T. Dittrich, E.A. Lebedve, J. Weidmann, Phys. Status Solidi A 167, 5 (1998)CrossRef T. Dittrich, E.A. Lebedve, J. Weidmann, Phys. Status Solidi A 167, 5 (1998)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Q.F. Zhang, C.S. Dandeneau, X.Y. Zhou, G.Z. Cao, Adv. Mater. 21, 4087 (2009)CrossRef Q.F. Zhang, C.S. Dandeneau, X.Y. Zhou, G.Z. Cao, Adv. Mater. 21, 4087 (2009)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Z.L.S. Seow, A.S.W. Wong, V. Thavasi, R. Jose, S. Ramakrishna, G.W. Ho, Nanotechnology 20, 045604 (2009)CrossRef Z.L.S. Seow, A.S.W. Wong, V. Thavasi, R. Jose, S. Ramakrishna, G.W. Ho, Nanotechnology 20, 045604 (2009)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat J.B. Baxter, A.M. Walker, K. van Ommering, E.S. Aydil, Nanotechnology 17, S304 (2006)CrossRef J.B. Baxter, A.M. Walker, K. van Ommering, E.S. Aydil, Nanotechnology 17, S304 (2006)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat J. Han, F. Fan, C. Xu, S. Lin, M. Wei, X. Duan, Z.L. Wang, Nanotechnology 21, 405203 (2010)CrossRef J. Han, F. Fan, C. Xu, S. Lin, M. Wei, X. Duan, Z.L. Wang, Nanotechnology 21, 405203 (2010)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat S. Rani, P.K. Shishodia, R.M. Mehra, J. Renew. Sustain. Energy 2, 043103 (2010)CrossRef S. Rani, P.K. Shishodia, R.M. Mehra, J. Renew. Sustain. Energy 2, 043103 (2010)CrossRef
14.
15.
Zurück zum Zitat Y. Bai, H. Yu, Z. Li, R. Amal, G.Q. Lu, L.Z. Wang, Adv. Mater. 24, 5850 (2012)CrossRef Y. Bai, H. Yu, Z. Li, R. Amal, G.Q. Lu, L.Z. Wang, Adv. Mater. 24, 5850 (2012)CrossRef
16.
17.
Zurück zum Zitat S. Rani, P. Suri, P. Shishodia, R. Mehra, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 92, 1639 (2008)CrossRef S. Rani, P. Suri, P. Shishodia, R. Mehra, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 92, 1639 (2008)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat H. Lu, X.Y. Zhai, W.W. Liu, M. Zhang, M. Guo, Thin Solid Films 586, 46 (2015)CrossRef H. Lu, X.Y. Zhai, W.W. Liu, M. Zhang, M. Guo, Thin Solid Films 586, 46 (2015)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat M. Guo, P. Diao, S.M. Cai, Chin. Chem. Lett. 15, 1113 (2004) M. Guo, P. Diao, S.M. Cai, Chin. Chem. Lett. 15, 1113 (2004)
20.
Zurück zum Zitat Y.F. Gao, M. Nagai, T.C. Chang, J.J. Shyue, Cryst. Growth Des. 7, 2467 (2007)CrossRef Y.F. Gao, M. Nagai, T.C. Chang, J.J. Shyue, Cryst. Growth Des. 7, 2467 (2007)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat L.Y. Lin, M.H. Yeh, C.P. Lee, C.Y. Chou, R. Vittal, K.C. Ho, Electrochim. Acta 62, 341 (2012)CrossRef L.Y. Lin, M.H. Yeh, C.P. Lee, C.Y. Chou, R. Vittal, K.C. Ho, Electrochim. Acta 62, 341 (2012)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat T. Bai, Y.H. Xie, J. Hu, C.Y. Zhang, J. Wang, J. Alloy. Compd. 644, 350 (2015)CrossRef T. Bai, Y.H. Xie, J. Hu, C.Y. Zhang, J. Wang, J. Alloy. Compd. 644, 350 (2015)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Z. Zarghami, M. Ramezani, K. Motevalli, J. Cluster Sci. 27, 1451 (2016)CrossRef Z. Zarghami, M. Ramezani, K. Motevalli, J. Cluster Sci. 27, 1451 (2016)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat D. Zhao, T.Y. Peng, L.L. Lu, P. Cai, P. Jiang, Z.Q. Bian, J. Phys. Chem. C 112, 8486 (2008)CrossRef D. Zhao, T.Y. Peng, L.L. Lu, P. Cai, P. Jiang, Z.Q. Bian, J. Phys. Chem. C 112, 8486 (2008)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat L.F.J. Schneider, C.S.C. Pfeifer, S. Consani, S.A. Prahl, J.L. Ferracane, Dent. Mater. 24, 1169 (2008)CrossRef L.F.J. Schneider, C.S.C. Pfeifer, S. Consani, S.A. Prahl, J.L. Ferracane, Dent. Mater. 24, 1169 (2008)CrossRef
26.
27.
Zurück zum Zitat X. Zhang, V. Thavasi, S.G. Mhaisalkar, S. Ramakrishna, Nanoscale 4, 1707 (2012)CrossRef X. Zhang, V. Thavasi, S.G. Mhaisalkar, S. Ramakrishna, Nanoscale 4, 1707 (2012)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Y.H. Lai, C.Y. Lin, H.W. Chen, J.G. Chen, C.W. Kung, R. Vittal, K.C. Ho, J. Mater. Chem. 20, 9379 (2010)CrossRef Y.H. Lai, C.Y. Lin, H.W. Chen, J.G. Chen, C.W. Kung, R. Vittal, K.C. Ho, J. Mater. Chem. 20, 9379 (2010)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat J. Chen, C. Li, D.W. Zhao, W. Lei, Y. Zhang, M.T. Cole, D.P. Chu, B.P. Wang, Y.P. Cui, X.W. Sun, W.I. Milne, Electrochem. Commun. 12, 1432 (2010)CrossRef J. Chen, C. Li, D.W. Zhao, W. Lei, Y. Zhang, M.T. Cole, D.P. Chu, B.P. Wang, Y.P. Cui, X.W. Sun, W.I. Milne, Electrochem. Commun. 12, 1432 (2010)CrossRef
31.
32.
33.
Zurück zum Zitat Y. Xie, P. Joshi, S.B. Darling, Q. Chen, T. Zhang, D. Galipeau, Q. Qiao, J. Phys. Chem. C 114, 17880 (2010)CrossRef Y. Xie, P. Joshi, S.B. Darling, Q. Chen, T. Zhang, D. Galipeau, Q. Qiao, J. Phys. Chem. C 114, 17880 (2010)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat M. Adachi, M. Sakamoto, J. Jiu, Y. Ogata, S. Isoda, J. Phys. Chem. B 110, 13872 (2006)CrossRef M. Adachi, M. Sakamoto, J. Jiu, Y. Ogata, S. Isoda, J. Phys. Chem. B 110, 13872 (2006)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat H. Abdullah, N.P. Ariyanto, B. Yuliarto, I. Asshaari, A. Omar, M.Z. Razali, Ionics 21, 251 (2015)CrossRef H. Abdullah, N.P. Ariyanto, B. Yuliarto, I. Asshaari, A. Omar, M.Z. Razali, Ionics 21, 251 (2015)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat J.J. Qiu, F.W. Zhuge, K. Lou, X.M. Li, X.D. Gao, X.Y. Gan, W.D. Yu, H.K. Kim, Y.H. Hwang, J. Mater. Chem. 21, 5062 (2011)CrossRef J.J. Qiu, F.W. Zhuge, K. Lou, X.M. Li, X.D. Gao, X.Y. Gan, W.D. Yu, H.K. Kim, Y.H. Hwang, J. Mater. Chem. 21, 5062 (2011)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat K. Fan, T.Y. Peng, J.N. Chen, K. Dai, J. Power Sources 196, 2939 (2011)CrossRef K. Fan, T.Y. Peng, J.N. Chen, K. Dai, J. Power Sources 196, 2939 (2011)CrossRef
Metadaten
Titel
Enhancing the performance of dye-sensitized solar cells by ZnO nanorods/ZnO nanoparticles composite photoanode
verfasst von
Zheng Huang
Yuanyao Dou
Kai Wan
Fang Wu
Liang Fang
Haibo Ruan
Baoshan Hu
Fanming Meng
Meiyong Liao
Publikationsdatum
17.08.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 23/2017
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-017-7675-y

Weitere Artikel der Ausgabe 23/2017

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 23/2017 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt