A.N. acknowledges contributions from the Australian Renewable Energy Agency (ARENA) and the Australian National Fabrication Facility (ANFF). This research project is funded by the Australian Solar Institute (6-F020 and A-023), with contributions from The New South Wales Government and the University of Sydney. Aspects of this research were supported under Australian Research Council&#8217;s Discovery Projects funding scheme (DP110103300). Equipment was purchased with support from the Australian Research Council (LE0668257).

1 DSC製作 1.1。ワーキング電極の準備<ol><li> Fのクリーン1シート全体：せっけん水に超音波処理を順によるSnO 2を被覆したガラス（2.3ミリメートル×110ミリメートル×110ミリメートル、&lt;8Ω/□）、次にアセトン、最後にエタノール（各10分）。 </li><li>以下の手順に従って、TiO 2の緻密層を堆積させる。 <ol><li>ホットプレート（導電性の面を上）に450℃まで圧縮された空気と熱ガラスを用いて乾燥したガラス。 </li><li> 9：1の比でのエタノールで希釈し、チタンジイソプロビス（アセチルアセトナート）（イソプロパノール中75重量％）。 </li><li>ガラスシートを横切る5スプレーで、〜100mmの距離から加熱されたガラス上に、希薄溶液を噴霧する。 </li><li> 12ラウンドのために、10秒ごとに1つのラウンドをスプレーしてください。 </li><li>ホットプレートのスイッチを切る前に、さらに5分間450℃でガラスにしてください。ホットプレート上ガラスのままにして、それがゆっくりと室温まで冷まします。 </li></ol></li><li>上にガラスを置きスクリーン印刷機テーブル（再び導電性の面を上に）。画面を挿入し、ガラスにパターンの位置を合わせます。画面にTiO 2のペーストを追加し、1つまたは2つの層を印刷する。二つの層を堆積させる場合は、次の層を印刷するためにプリンタに戻る前に、10分間125℃の熱、その後、印刷物との間でプリンタのカバーを、ガラス板を外し、約5分間沈降させる。 </li><li>最終的な印刷は、実行フル焼プログラム行われると。 、12.5°/分で150℃に電極を加熱する11.7°/分で325℃まで、その後、10分間保持、10℃/分で、その後375℃まで、5分間保持、その後450に、5分間保持℃の10.7°/分で、30分及び10℃/分で、最終的に500℃を保持し、15分間保持。ゆっくりとした後、室温まで冷却。 </li><li>後に適用されるガスケット用印刷フィルムの周囲に十分な余裕があるの確保個別電極にマスタープレートをカット。圧縮空気を使用して、任意のガラスの破片を除去します。 </li><li> 20mMのTiCl 4を 、電極を浸し</サブ&gt;溶液（水溶液）、ゆるくカバーし、予熱したオーブン（30分間70℃）内の場所のコンテナ。 Subsquently、30分間500℃でもう一度徹底的に焼結電極を洗う。 </li><li>一度0.5mMの色素溶液中に電極を浸漬、100℃以下に冷却した。 tertブタノール：この場合、使用アセトニトリル中、D149（1：1）。 </li><li>電極を削除して、〜30秒間アセトニトリル中で激しくすすぐN / Oで染色した後、その後さらに30秒間放置することができます。リンス槽から電極を撤回し、圧縮空気で乾燥させます。 </li></ol> 1.2。カウンター電極の準備<ol><li> 27.5ミリメートル個×18.3ミリメートルにSnO 2のガラス：2.3ミリメートルFの別のシートをカット。 </li><li>水に対電極を浸し、隅に小さな穴をドリル（φ= 1ミリメートル、それぞれのコーナーから2.5ミリメートル）小さなベンチドリルに取り付けられたダイヤモンド先端歯科用バーを使用して、注入口として使用する。 </li><li>セクション1.1に従ってクリーン対極.1 </li><li>導電性の面を上にしてタイル上ドライ対極と場所。白金酸溶液（H 2のPtCl 6、エタノール中10 mM）の一滴を適用し、ピペットの端に広がる。 15分間予熱した（400℃）のホットプレートの上に置きタイル。この後、ガラスやタイルを削除して、ベンチに冷却させる。 </li></ol> 1.3。反射器<ol><li> 27.5ミリメートル×18.3ミリメートルに非導電性の2mmのガラス片をカットし、対向電極（セクション1.2.2）と同じ手法を用いて、長辺に沿って、隣接するコーナーに二つの穴を開けます。 </li><li>一度上記と同じプロトコルを使用して清浄なガラス、（1.1.1） </li><li>低残テープを使用して、三方をベンチに清潔で乾燥したガラステープで固定します。 の Al 2 O 3ペーストとガラス棒でドローダウン（0.3ミクロンの Al 2 O 3粒子を2mlのコロイド状の Al 2 O 3 + 1 mlのエタノールを2.0g）の低下を適用する。 </li><li>フィルムが乾燥することができ、テープを除去し、Siを30分間500℃でNTERガラス。 </li></ol> 1.4。デバイス組立<ol><li>ホットメルト接着剤のガスケットの二つのバッチをカット。 注：最初は、DSCのために、厚さ25μmであり、17ミリメートル×8ミリメートルと12ミリメートル×21ミリメートルの外寸の内部寸法を有する。秒、アップコンバージョン室のために、120μmの厚さを与えることで倍増さ60μmのガスケット材料を使用しています。折り畳まれたとき、このガスケットは、21ミリメートルと21ミリメートル×25ミリメートル外形寸法×17ミリメートルの内部寸法を有する。 </li><li>充填口がアクセス可能である保証し、対向電極の隅にある最初のガスケットを配置します。印刷領域が完全にガスケットの内側になるように、この上の作用電極を配置し、良好なシールを得る。 </li><li>ホットプレート（120℃）にこのアセンブリを移動し、ガスケットを濡らすガラス表面などの視覚的に観察することができるガスケット軟化し溶融するまで、圧力をかける。アセンブリを取り外し、冷却させる。 </li><li>場所再び充填ポートを確実に反射板上に第2のガスケットは、カバーされていません。印刷領域は、印刷されたアルミナ反射器の正面にあるような上に、DSCを置きます。圧力をかけながらガスケットがセクション1.4.3のように、軟化し、付着するまでもう一度、デバイスを加熱する。このアセンブリは、 図1に示されている。 </li></ol> 1.5。空洞を充填<ol><li> 0.1MのLiIを、0.6Mの1,2 - ジメチル-3 - プロピルイミダゾリウムアイオダイド及びメトキシプロ中0.05Mヨウ素の電解質溶液を調製します。 </li><li>対向電極は上向きにして、取り付けられた真空管の小さなプラスチック容器にデバイスを配置します。 </li><li>上部の穴とガラス片の上の電解質溶液の液滴を入れてください。キャビティ内に電解質を引くであろう、リリースする前に、DSC空洞から空気を抽出するために、数秒間に真空を適用します。 </li><li>アルミ箔上に、ホットメルトガスケット材料を積層してシールを準備します。 gask、ホットプレート上でこれらのままにしておきますら材側を上に。 〜5秒間のガスケット材料に対してデバイスを押すことによって封印その後、徹底的に対向電極の背面を清掃してください。 </li><li> Pdの色素の0.6mMの溶解することによってTTA-UC溶液を調製する(tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)-6&#39;-amino-7&#39;-nitro-tetrakisquinoxalino[2,3-b&#39;7,8-b&#39;&#39;12,13-b&#39;&#39;&#39;17,18-b&#39;&#39;&#39;&#39;-porphyrinato)パラジウム（II））及びベンゼンルブレンの22 mMの。徹底的3液体窒素凍結 - ポンプ - 融解サイクルを使用してこのソリューションを脱気。 </li><li>グローブボックスの内部では、毛管力がそれを介して描画することができ、バックキャビティにTTA-UCソリューションをご紹介します。フルたら、もう一度徹底的に表面をきれいにし、アルミ裏打ちガスケット材料の別の部分を使用して密封する。 </li></ol> 2。測定 2.1。電気接点<ol><li>露出したFにはんだを適用します。ソニックはんだごてや適切なはんだを用いて作用電極および対電極のSnO 2を 。 </lI&gt; <li>通常のはんだを用いてアノードとカソードへの配線を接続します。 </li><li>エッジを開くには、UV硬化性エポキシを適用します。 注：これは、酸素の進入及び溶媒蒸発に対してデバイスの二次カプセル化としての役割を果たすだけでなく、デバイス、特にワイヤの取付けの堅牢性を増加させるために行われます。 </li><li>ターミナルブロックを介して、オープンエンドBNCケーブルにアノードとカソードワイヤーを取り付けます。 </li></ol> 2.2。 IPCE測定セットアップ<ol><li> 図2に模式的に示した設定を使用して、セルホルダーに統合されたデバイスをマウントします。 </li><li>調整可能なマウント上のミラーを介して670nmの連続波レーザビーム（ &#39;ポンプ光&#39;）と統合されたデバイス（〜2ミリメートル×1ミリメートル）のセクションを照らす。 </li><li>インコヒーレント準単色光（ &#39;プローブビーム&#39;）で統合されたTTA-UC DSCを照らすchoppeその後、405 nmのロングパスフィルターを通して最初に渡さ、キセノンランプを使用して生成rはホイールは29ヘルツ、モノクロメータ、（〜4％ビームスプリッタとしてここで使用される）傾斜したスライドガラスと放物面鏡で動作する。それだけで探査されたDSCの活性層が、UC層を点灯しないような角度で入射するポンプ光との刺激的なUC層によってTTA-UC層に背景トリプレット集団を生成します。 </li><li>調節可能なミラーマウント使用してTTA-UC層上のポンプとプローブビームの位置を合わせます。それはダイナミック信号取得装置、電流増幅器と社内管​​理ソフトウェアを使用して5nmの増分で、可視スペクトルを横切って走査されるように、プローブによって生成された短絡電流を測定する。 </li><li>同時にパワーメータと信号取得装置に供給アナログ出力とフォトダイオードを用いてガラススライドから反射されたプローブ光のパワー変動を記録する。ソフトウェアにおけるプローブ変動することにより、デバイスからのJ SCを修正してください。 </li><li>わずかに調節可能なミラーを使用してポンプビームを変位させる<html>マウントは、プローブビームに隣接する素子の活性層に当たるようになっている。ずれポンプとプローブビームによる測定を繰り返します。 </li><li>対雑音比がより良好な信号のための同じ位置に位置合わせし、位置ずれによる測定の6セットを記録します。 </li><li> 670nmでの既知の送信とポンプビーム上の異なるNDフィルターを配置することによって、ポンプビーム強度を低減し、強度の範囲のために2.2.7に、手順2.2.4を繰り返します。 </li><li>アクティブなポンプビーム源なし集積デバイスのJ SCを測定します。 </li><li>試料位置でのフォトダイオードを配置することにより、フォトダイオードによって生成される電流の面で、DSC上のプローブ電源事件を測定します。 </li><li>透過スペクトルを得るために、UV可視分光光度計を用いて除去UC室で研究されたデバイス、T DSCの送信を測定する。 注：これは、交互にステップ1.4から1.5の間で行うことができる。 </li></ol>&quot;&gt; 2.3。ポンプのソースキャラ<ol><li> （セクション2.2.10に記載されるように）、フォトダイオードおよびパワーメータを使用して、使用される各フィルタリング条件のDSC位置におけるポンプ光のパワーを測定する。 </li><li> TTA層は実験中にあった場所に相当位置でのグリッド·紙の上に突出したポンプビームの写真を撮る。カメラ検出器の飽和を防止するために、必要に応じて頻繁にビームを減衰させる。ポンプスポットサイズを決定するために、この画像と画像解析ソフトウェアを使用する。 </li></ol> 3。データ処理 3.1。 1 nmの増分へのすべてのデータを補間。 3.2。 IPCE決定<ol><li>フォトダイオード（I）で発生した電流と電荷（Q）として測定プローブパワーから統合された装置に到達光子束（φ）を計算します。 </li><li>デビの変換された電子効率（IPCE 0）に対する細胞入射光子を算出するポンプ照明およびプローブフラックスなしJ SCの測定からCE。 </li><li>アップ·コンバータを活性化相対拡張を得るために、ポンプとプローブ整列し、ずれと測定値の間の比を取る。 </li><li>太陽光濃縮係数の決定</li><li> σ、吸収断面積に増感剤の吸光係数に変換する。 </li><li> 、太陽スペクトルから光量子束密度の製品を服用各波長におけるDSCおよび増感剤（σ）の透過率と、その後加算することにより、標準的なAM1.5G太陽スペクトルの下で増感剤の励起率を入手し、（k個のφ）増感剤Q-バンド吸収横切っ製品、典型的には600nmから750nm。 </li><li>異なるNDフィルターとポンプの光子束密度、ポンプ源のパワーとスポットサイズから、計算します。そして、磁束密度、DSCの透過率と増感剤での積を取る670nmでの励起の励起率を得ることができる。 </li><li> AM1.5G条件下での励起率にポンプ励起率の比から太陽集中係数（ʘ）を計算します。 </li></ol> 3.3。フィッティングモデルとメリットの決定のフィギュア<ol><li>相対強化= 1 +定数×[（σσ プローブ × ポンプ ）/（σ ポンプ +σ プローブ ）]×（T DSC / IPCE 0）実験強調結果の上に、σ ポンプとσプローブのモデルに適合ポンプとプローブ波長に対する断面がある。 σ ポンプは 、各ポンプ強度のために固定されており、σ プローブは、波長に応じて変化する。 </li><li> IPCE UCおよびIPCE 0と太陽フラックスdensitとの違いから、アップコンバージョン効果（ΔJSC）から入手したJ SCの中で強化を見積もるyを。 </li><li> TTA-UCが低い励起強度での電力入力の二次依存性を有するため、太陽光濃縮係数の二乗でΔJSCを正規化することによって性能指数を計算する。 </li></ol>

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F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photochemical+Upconversion+Enhanced+Solar+Cells:+Effect+of+a+Back+Reflector.">Photochemical Upconversion Enhanced Solar Cells: Effect of a Back Reflector.</a> Aust. J. Chem. 65 (5), 480-485 (2012).</li><li>Schulze, T. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficiency+Enhancement+of+Organic+and+Thin-Film+Silicon+Solar+Cells+with+Photochemical+Upconversion.">Efficiency Enhancement of Organic and Thin-Film Silicon Solar Cells with Photochemical Upconversion.</a> J. Phys. Chem. C. 116 (43), 22794-22801 (2012).</li><li>Haefele, A., Blumhoff, B., Khnayzer, R. S., Castellano, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Getting+to+the+(Square)+Root+of+the+Problem:+How+to+Make+Noncoherent+Pumped+Upconversion+Linear.">Getting to the (Square) Root of the Problem: How to Make Noncoherent Pumped Upconversion Linear.</a> J. Phys. Chem. Lett. 3, 299-303 (2012).</li><li>Lewitzka, F., L&#246;hmannsr&#246;ben, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+Triplet+Teracene+and+Triplet+Rubrene+in+Solution.">Investigation of Triplet Teracene and Triplet Rubrene in Solution.</a> Z. Phys. Chem. 150, 69-86 (1986).</li><li>Ventura, B., Esposti, A. D., Koszarna, B., Gryko, D. T., Flamigni, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photophysical+characterization+of+free-base+corroles,+promising+chromophores+for+light+energy+conversion+and+singlet+oxygen+generation.">Photophysical characterization of free-base corroles, promising chromophores for light energy conversion and singlet oxygen generation.</a> New J. Chem. 29, 1559-1566 (2005).</li><li>MacQueen, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+upconverters+for+improved+solar+cell+performance.">Nanostructured upconverters for improved solar cell performance.</a> Proceedings SPIE. 8824, 882408-882409 (2013).</li><li>Yella, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porpyrin-sensitized+Solar+Cells+with+Cobalt+(II/III)-based+redox+electrolyte+exceed+12+percent+efficiency.">Porpyrin-sensitized Solar Cells with Cobalt (II/III)-based redox electrolyte exceed 12 percent efficiency.</a> Science. 334, 629-634 (2011).</li></ol>

There is nothing to disclose.

このプロトコルは、アップコンバージョン強化DSCおよび詳細正しくそのようなデバイスを測定する方法の光子を達成するための手段を提供する。予想ΔJのSCの改善の単純な計算が1太陽を含む、異なる光強度で予想されるための性能指標を可能にする。システムが飽和閾値33を下回った場合、ここで表示される値は、期待通りに、光強度（ 図4の挿入図）で不変であ...

色素増感太陽電池（DSCは）手頃な価格の太陽エネルギー収集1-3の有望な概念として宣言されています。この熱意にもかかわらず、広範に商業化が発生していない。多くの理由は、1つの喫緊の課題は、これらのデバイス4の達成可能な集光効率を制限する、吸収開始の比較的高いエネルギーであることで、このために提唱されてきた。これを克服することができますが、吸収開始を低下させることが一般的に不釣り合いに電流密度5、6の任意の利益を侵食する開放電圧の低下、を伴う。 のDSCの一般的な動作は、レドックスメディエーターによって酸化された色素の再生に続いて半導体（典型的にはTiO 2）の光励起された色素からの電子移動を伴う。どちらもこれらのプロセスは、高効率7を進めるために、実質的な駆動力（潜在的な）を必要とするように見える</suP&gt;。そのような重要な固有の損失と、それは、これらのデバイスに最適な吸収開始はエネルギーの合理的に高いことが明らかになった。同様の問題が効果的な電荷分離のために必要とされる大きな化学原動力にもう一度により、有機太陽電池（OPV）のために存在する。従って、これらの技術の両方に基づいて、単一接合装置上部太陽光-電気変換効率の限界の予測は広い（有効な）バンドギャップ吸収体4とを含む。 上記隆起した集光性の問題を克服するために、多くのアプローチがとられている。これは「第三世代」8タンデム構造のアプローチ9,10および光子アップコンバージョン11-14が含まれています。 最近、11私たちは、システムに組み込まれた（TTA-UC）アップコンバージョンベースの三重項-三重項消滅したのDSC加工と対向電極で構成される統合されたデバイスを、報告された構造に関する。このTTA-UC素子は、活性層を透過した赤色光を収集し、化学的に（以下に詳細に説明するように）DSCの活性層によって吸収され、光電流を生成することができ、より高いエネルギーの光子に変換することができた。このシステムに関して注意すべき二つの重要なポイントがある。まず、TTA-UCは、他の光子アップコンバージョンシステム11に比べて多くの有望な利点を有している。第二に、それはその時点までTTA-UC文献から欠けていたTTA-UCの取り込みのための実現可能なアーキテクチャ（証明の原理を）示しています。 TTA-UC 15〜24のプロセスは、デバイス発症エネルギー以下のエネルギーを持つ光で、この場合のPdポルフィリンで、「増感剤」の分子の励起を伴う。一重項励起増感剤は、最低エネルギー三重項状態への迅速な項間交差を受ける。そこから、基底状態の三重項受容 &#39;エミッタ＆＃にエネルギーを転送することができ8217;限り転送が自由エネルギー25で許可されているようなルブレンなどの種、。ルブレンの最初の三重項状態（T 1）は、二つの三重項励起rubrenesの遭遇複合体は、に全滅させることができることを意味し、その最初の励起一重項状態（S 1）はT 2の半分以下のエネルギーの半分のエネルギーよりも大きいかなり高い確率で1重項励起発光分子（と基底状態における他）を得た。その他の州、統計的に予測されたが、最も可能性の高いルブレン26精力的にアクセスできません。一重項励起ルブレン分子は、その後、DSCの作用電極に色素を励起するのに十分なエネルギーを有する（蛍光あたりなど）の光子を放出することができる。このプロセスは、 アニメーション1に示されている。 TTA-UCはそれをCOUのための魅力的な選択肢を作り、そのような広い吸収帯とインコヒーレントな性質27、28のような他のUCシステムに比べて多くの利点を提供していますDSC（およびOPV）でサンプリング。 TTA-UCは、比較的低い光強度で及び拡散照明条件下で動作することが実証されている。 DSCおよびOPVの両方が、低光量領域で最も効率的です。太陽濃度は、高価で高効率、高コストのデバイスにのみ正当化される。低強度の照明条件でTTA-UCシステムの比較的高い性能は、相互作用する種と接触させるために拡散することができる長寿命の三重項状態と協調して強力な、広い吸収バンドと増感剤の発色団を含むプロセスに起因する。また、TTA-UCは、動力学的研究26から高い固有の効率を有することが見出されている。 TTA-UCは、低光強度で動作するが、入射光強度（少なくとも低光強度で）放出された光との間の二次関係が依然として存在する。これは、プロセスの二分子性質によるも​​のである。アカウントへ異なるグループによって報告され、この多様な実験条件（特に光強度）のために、性能指数（FoMは）システムは、メーターにアップコンバージョンが提供する性能向上を雇用する必要があります。この性能指数はΔJSCが （通常はアップコンバージョン効果を有するとすることなく、IPCEをキャリア効率を充電するためにインシデント光子の積分によって決定）短絡電流の増加であるとʘが有効ソーラーでΔJ 鳳/ʘ、と定義されている濃度（関連領域での光子束に基づいて、それは、増感剤のQ帯吸収である）2 29。 ここでは、統合されたDSC-TTA-UC装置の製造、正しく特徴付けるためのプロトコルは、デバイステストでの潜在的な落とし穴に特別な注意を払って、報告されている。これは、この分野での今後の作業の基礎として役立つことが期待されている。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1100">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:200px;">Company</td>
			<td style="width:160px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:245px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:495px;">(tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)-6&#8217;-amino-7&#8217;-nitro-tetrakisquinoxalino[2,3-b&#39;7,8-b&#39;&#39;12,13-b&#39;&#39;&#39;17,18-b&#39;&#39;&#39;&#39;-porphyrinato) palladium(II))</td>
			<td style="width:200px;">in house</td>
			<td style="width:160px;">in house</td>
			<td>Chem. Commun., 4851&#8211;4853 (2007)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide</td>
			<td style="width:200px;">Solaronix</td>
			<td style="width:160px;">33150</td>
			<td>Material warning: Irritant</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">405 nm longpass filter</td>
			<td style="width:200px;">Semrock</td>
			<td>BLP01-405R-25</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">670 nm laser</td>
			<td style="width:200px;">Thorlabs</td>
			<td>LDS5 + CPS198</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Acetone</td>
			<td style="width:200px;">Chemsupply</td>
			<td style="width:160px;">AA008-20L-P</td>
			<td>Material warning: Flammable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Acetonitrile</td>
			<td style="width:200px;">Sigma</td>
			<td style="width:160px;">271004</td>
			<td>Material warning: Flammable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Alumina</td>
			<td style="width:200px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:160px;">12733</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Alumina</td>
			<td style="width:200px;">Leeco</td>
			<td style="width:160px;">810-782</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Back filling chamber</td>
			<td style="width:200px;">Sistema</td>
			<td style="width:160px;">1303</td>
			<td>Kilip it round, modified</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Benzene</td>
			<td style="width:200px;">Scharlau</td>
			<td style="width:160px;">BE0033</td>
			<td>Material warning: Toxic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">BNC cable</td>
			<td style="width:200px;">Jaycar</td>
			<td style="width:160px;">RG- 59U</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Cerasolzer</td>
			<td style="width:200px;">MBR</td>
			<td style="width:160px;">CS186</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Chopper wheel</td>
			<td style="width:200px;">Thorlabs</td>
			<td>MC1000A</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Control software</td>
			<td style="width:200px;">in house</td>
			<td style="width:160px;">in house</td>
			<td>Written in LabVIEW</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Current Amplifier</td>
			<td>Standford Research&#160;</td>
			<td style="width:160px;">SR 570</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">D149 dye</td>
			<td style="width:200px;">1m</td>
			<td style="width:160px;">OSO149</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Dental burr</td>
			<td style="width:200px;">Priority dental supplies</td>
			<td style="width:160px;">835.104.008</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Detergent</td>
			<td style="width:200px;">Palmolive</td>
			<td style="width:160px;">Original</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Diamond wheel</td>
			<td style="width:200px;">Frameco</td>
			<td style="width:160px;">14220</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Drill</td>
			<td style="width:200px;">Dremmel</td>
			<td style="width:160px;">220</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Dynamic dignal acquisition device</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td style="width:160px;">USB-4431</td>
			<td>Analog to Digital</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Ethanol</td>
			<td style="width:200px;">Univar</td>
			<td style="width:160px;">214</td>
			<td>Material warning: Flammable</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:495px;">F:SnO2 glass</td>
			<td style="width:200px;">Hartford</td>
			<td style="width:160px;">TEC8</td>
			<td>2.3mm, &#60; 8 &#937;/&#9633;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Glovebox</td>
			<td style="width:200px;">IT systems</td>
			<td style="width:160px;">-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:495px;">H2PtCl6</td>
			<td style="width:200px;">Sigma</td>
			<td style="width:160px;">334472</td>
			<td>Material warning: corrosive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Hot melt adhesive gasket</td>
			<td style="width:200px;">Solaronix</td>
			<td style="width:160px;">Meltronic 1170-25</td>
			<td style="width:245px;">Surlyn</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Hot melt adhesive gasket</td>
			<td style="width:200px;">Solaronix</td>
			<td style="width:160px;">Meltronix 1170-60</td>
			<td style="width:245px;">Surlyn</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Hotplate</td>
			<td style="width:200px;">Harry Gestigkeit</td>
			<td style="width:160px;">PR 5 3T / PZ28-3T</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Hotplate</td>
			<td style="width:200px;">IKA</td>
			<td style="width:160px;">RCT basic</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Image analysis software</td>
			<td style="width:200px;">National Institutes for Health</td>
			<td style="width:160px;">Image-J</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Iodine</td>
			<td style="width:200px;">Sigma</td>
			<td style="width:160px;">326143</td>
			<td>Material warning: corrosive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Laser engraver</td>
			<td style="width:200px;">Universal Laser Systems</td>
			<td style="width:160px;">PLS6WM</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Liquid Nitrogen</td>
			<td style="width:200px;">Air Liquide</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Lithium Iodide</td>
			<td style="width:200px;">Aldrich</td>
			<td style="width:160px;">518018</td>
			<td>Material warning: toxic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Methoxypropionitrile</td>
			<td style="width:200px;">Sigma</td>
			<td style="width:160px;">65290</td>
			<td>Material warning: Flammable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Mirror</td>
			<td style="width:200px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:160px;">PF10-03-P01</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Mirror mount</td>
			<td style="width:200px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:160px;">KM100</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Monochromator</td>
			<td style="width:200px;">Spectral Products&#160;</td>
			<td>CM110</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Neutral density filters</td>
			<td style="width:200px;">Edmund Industrial Optics</td>
			<td style="width:160px;">64-352</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Parabolic mirror</td>
			<td style="width:200px;">Newport</td>
			<td style="width:160px;">50329AL, 50338AL</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Photodiode</td>
			<td>Newport</td>
			<td>918D-UV-OD3</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Power meter</td>
			<td>Newport</td>
			<td style="width:160px;">1936-C</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Rubrene</td>
			<td style="width:200px;">Sigma</td>
			<td style="width:160px;">551112</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Semi-automatic screen printer</td>
			<td style="width:200px;">Keywell</td>
			<td style="width:160px;">KY-500FH</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Spray pyrolyser</td>
			<td style="width:200px;">Glaskeller</td>
			<td style="width:160px;">-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Tape</td>
			<td style="width:200px;">3M</td>
			<td style="width:160px;">Magic Tape</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Terminal block</td>
			<td style="width:200px;">Jaycar</td>
			<td>HM3194</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">tert-Butanol</td>
			<td style="width:200px;">Sigma</td>
			<td style="width:160px;">360538</td>
			<td>Material warning: Flammable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">TiCl4</td>
			<td style="width:200px;">Sigma</td>
			<td style="width:160px;">89545</td>
			<td>Material warning: corrosive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Tile</td>
			<td style="width:200px;">Johnson tiles</td>
			<td style="width:160px;">-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:495px;">Tile cutter</td>
			<td style="width:200px;">DTA</td>
			<td style="width:160px;">DTA-310</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">TiO2 paste</td>
			<td style="width:200px;">Dyesol</td>
			<td style="width:160px;">NR18-T</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Titanium diisopropoxide bis(acetylacetonate) (75% in isopropanol)</td>
			<td style="width:200px;">Aldrich</td>
			<td style="width:160px;">325252</td>
			<td>Material warning: Flammable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Ultrasonic soldering iron</td>
			<td style="width:200px;">MBR</td>
			<td style="width:160px;">USS-9200</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">UV cure epoxy</td>
			<td style="width:200px;">Dymax</td>
			<td style="width:160px;">425</td>
			<td>Material warning: Irritant</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">UV cure system</td>
			<td style="width:200px;">Dymax</td>
			<td style="width:160px;">BlueWave 50</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">UV Visible Spectrophotometer</td>
			<td style="width:200px;">Varian Cary</td>
			<td style="width:160px;">1E</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Vacuum cuvette</td>
			<td style="width:200px;">Custom made</td>
			<td style="width:160px;">Custom made</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:495px;">Vacuum pump</td>
			<td style="width:200px;">N/A</td>
			<td style="width:160px;">Rotary backed diffusion pump</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Wipes</td>
			<td style="width:200px;">Kimtech</td>
			<td style="width:160px;">34120KC</td>
			<td>Kimwipes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:495px;">Xe lamp</td>
			<td>Energetiq&#160;</td>
			<td style="width:160px;">LDLSTM EQ-1500</td>
			<td style="width:245px;">White light source</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

integrating a triplet-triplet annihilation up-conversion system to enhance dye-sensitized solar cell response to sub-bandgap light

赤と赤外光に色素増感太陽電池（DSC向け）の貧弱な応答は、より高い光電流、したがって、より高い効率の実現に大きな障害である。フォトンアップコンバート三重項 - 三重項消滅（TTA-UC）を経由して、有害な方法でphotoanodic性能に干渉しないが、光電流を生成するために、これらの他の方法で無駄な低エネルギーの光子を使用するための魅力的な手法である。これに加えて、TTA-UCは、DSC技術と結合するために特に適したもの、他の報告された光子のアップコンバージョン技術とは異なる機能の数を持っています。この作業、実績のある高性能TTA-UCシステムでは、パラジウムポルフィリン増感剤及びルブレンエミッタを備える、集積デバイスに（有機色素D149を用いて）高速DSCと組み合わされる。デバイスは、最も高い第その結果TTA-UCサブユニットの吸収領域にわたってサブバンドギャップ光に増強応答を示す現在までのDSC性能アシストアップコンバージョンに対するメリットのグレ。

以下でより詳細に説明効果を、異なる測定条件下で測定さD表示増強応答- 図3A。生の電流密度の強化から、 図4Aおよび図4Bの結果は、活性層を透過することにより減衰し、増感剤の吸収スペクトルとよく一致するピーク電流の増強およびIPCE向上を伴う、アップコンバージョンに起因することは明らかであるDSC。 ポンプビ?...

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Integrating a Triplet-triplet Annihilation Up-conversion System to Enhance Dye-sensitized Solar Cell Response to Sub-bandgap Light

色素増感太陽電池と三重項 - 三重項消滅アップコンバージョンユニットを組み込んだ集積デバイスは、太陽スペクトルのより広い部分から、強化された集光を得、製造した。控えめな照射レベルの下の低エネルギー光子に有意に増強応答は、色素増感太陽電池の性能指数の記録の図を得、実証された。

サブバンドギャップ光に色素増感型太陽電池の応答を増強する三重項 - 三重消滅アップコンバージョンシステムの統合

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents ...

integrating-triplet-triplet-annihilation-up-conversion-system-to

Research

JoVE Journal

Engineering

12.5K ビュー.  The University of Wollongong. 色素増感太陽電池と三重項 - 三重項消滅アップコンバージョンユニットを組み込んだ集積デバイスは、太陽スペクトルのより広い部分から、強化された集光を得、製造した。控えめな照射レベルの下の低エネルギー光子に有意に増強応答は、色素増感太陽電池の性能指数の記録の図を得、実証された。 

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Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Polycrystalline silicon thin-film solar cells on glass are fabricated by deposition of boron and phosphorous doped silicon layers followed by crystallisation, defect passivation and metallisation. Plasmonic light-trapping is introduced by forming Ag nanoparticles on the silicon cell surface capped with a diffused reflector resulting in ~45% photocurrent enhancement.

プラズモニック·強化されたライトトラップによる多結晶シリコン薄膜太陽電池

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

工学

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped crystallites. Neutrons are passed through two well defined regions of magnetic field; one before and one after the sample. The two magnetic field regions have opposite polarity and are tuned such that neutrons travelling through both regions, without being perturbed, will undergo the same number of precessions in opposing directions. In this case the neutron precession in the second arm is said to &#34;echo&#34; the first, and the original polarization of the beam is preserved. If the neutron interacts with a sample and scatters elastically the path through the second arm is not the same as the first and the original polarization is not recovered. Depolarization of the neutron beam is a highly sensitive probe at very small angles (&#60;50&#160;&#956;rad) but still allows a high intensity, divergent beam to be used. The decrease in polarization of the beam reflected from the sample as compared to that from the reference sample can be directly related to structure within the sample.
In comparison to scattering observed in neutron reflection measurements the SERGIS signals are often weak and are unlikely to be observed if the in-plane structures within the sample under investigation are dilute, disordered, small in size and polydisperse or the neutron scattering contrast is low. Therefore, good results will most likely be obtained using the SERGIS technique if the sample being measured consist of thin films on a flat substrate and contain scattering features that contains a high density of moderately sized features (30 nm to 5 &#181;m) which scatter neutrons strongly or the features are arranged on a lattice. An advantage of the SERGIS technique is that it can probe structures in the plane of the sample.

Progress has been made in utilizing spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) as a neutron scattering technique to probe the length-scales in irregular samples. Crystallites of [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester have been probed using the SERGIS technique and the results confirmed by optical and atomic force microscopy.

中性子スピンエコーを使用して放牧発生率散乱を解決し、有機太陽電池材料を調査する

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

転写印刷により水素化微結晶シリコン太陽電池の光トラッピング銀ナノ構造の統合

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

マルチスケール三次元マイクロエレクト​​ロニクスパッケージを調査するために放射光マイクロトモグラフィーを用いて、

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

バルクヘテロ接合太陽電池の印刷作製と<em&gt;その場で</em&gt;形態キャラクタリゼーション

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less environmentally damaging with lower processing temperatures presenting a viable and low cost alternative to conventional production. This paper further enhances these environmental credentials by evaluating the digital printing and therefore additive production route for these cells. This is achieved here by investigating the formation and performance of a metal oxide photoelectrode using nanoparticle sized titanium dioxide. An ink-jettable material was formulated, characterized and printed with a piezoelectric inkjet head to produce a 2.6 &#181;m thick layer. The resultant printed layer was fabricated into a functioning cell with an active area of 0.25 cm2 and a power conversion efficiency of 3.5%. The binder-free formulation resulted in a reduced processing temperature of 250 &#176;C, compatible with flexible polyamide substrates which are stable up to temperatures of 350 &#730;C. The authors are continuing to develop this process route by investigating inkjet printing of other layers within dye sensitized solar cells.

This paper investigates the suitability of inkjet printing for the manufacturing of dye-sensitized solar cells. A binder-free TiO2 nanoparticle ink was formulated and printed onto a FTO glass substrate. The printed layer was fabricated into a cell with an active area of 0.25 cm2 and an efficiency of 3.5%.

色素増感太陽電池用二酸化チタンのデジタル印刷

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

A System to Create Stable Nanoparticle Aerosols from Nanopowders

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring minimal amounts of test materials (min. 200 mg), for studying powder aerosolization behavior and aerosol properties. The aerosolization procedure follows the concept of the fluidized-bed process, but occurs in the modified volume of a V-shaped aerosol generator. The airborne particle number concentration is adjustable by controlling the air flow rate. The system supplied stable aerosol generation rates and particle size distributions over long periods (0.5-2 hr and possibly longer), which are important, for example, to study aerosol behavior, but also for toxicological studies. Strict adherence to the operating procedures during the aerosolization experiments ensures the generation of reproducible test results. The critical steps in the standard protocol are the preparation of the material and setup, and the aerosolization operations themselves. The system can be used for experiments requiring stable aerosol concentrations and may also be an alternative method for testing dustiness. The controlled aerosolization made possible with this setup occurs using energy inputs (may be characterized by aerosolization air velocity) that are within the ranges commonly found in occupational environments where nanomaterial powders are handled. This setup and its operating protocol are thus helpful for human exposure and risk assessment.

We designed and developed an effective nanopowder aerosolization setup and operating protocol. The system generated nanoparticle aerosols with stable number concentrations and size distributions for long durations, requiring only small quantities of test material (min. 200 mg).

ナノ粉末から安定したナノ粒子のエアロゾルを作成するシステム

Nanoparticle aerosols released from nanopowders in workplaces are associated with human exposure and health risks. We developed a novel system, requiring ...

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of electrospun titanium dioxide nanofibers (TiO2-NFs) on top of a blocking layer made of commercially available titanium dioxide nanoparticles (TiO2-NPs). This is achieved by first electrospinning a solution of titanium (IV) butoxide, polyvinylpyrrolidone (PVP), and glacial acetic acid in ethanol to obtain composite PVP/TiO2 nanofibers. These are then calcined at 500 &#176;C to remove the PVP and to obtain pure anatase-phase titania nanofibers. This material is characterized using scanning electron microscopy (SEM) and powder X-ray diffraction (XRD). The photoanode is prepared by first creating a blocking layer through the deposition of a TiO2-NPs/terpineol slurry on a fluorine-doped tin oxide (FTO) glass slide using doctor blading techniques. A subsequent thermal treatment is performed at 500 &#176;C. Then, the light-scattering layer is formed by depositing a TiO2-NFs/terpineol slurry on the same slide, using the same technique, and calcinating again at 500 &#176;C. The performance of the photoanode is tested by fabricating a dye-sensitized solar cell and measuring its efficiency through J-V curves under a range of incident light densities, from 0.25-1 Sun.

The overall goal of this project was to use electrospinning to fabricate a photoanode with improved performance for dye-sensitized solar cells.

色素増感太陽電池用光触媒電極のエレクトロスピニング

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

眼内レンズからの前方散乱光および後方散乱光を定量的に評価するための走査型光散乱プロファイラ（SLPS）に基づく方法論

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is composed of two materials, a plastic and an elastomer, whose dispersion characteristics (refractive index variation with wavelength) are different. We first designed the lens geometry and then used ray-tracing simulation, based on the Monte Carlo method, to analyze its performance from the point of view of both optical efficiency and the maximum attainable concentration. Afterwards, ADG Fresnel lens prototypes were manufactured using a simple and reliable method. It consists of a prior injection of plastic parts and a consecutive lamination, together with the elastomer and a glass substrate to fabricate the parquet of ADG Fresnel lenses. The accuracy of the manufactured lens profile is examined using an optical microscope while its optical performance is evaluated using a solar simulator for concentrator photovoltaic systems. The simulator is composed of a xenon flash lamp whose emitted light is reflected by a parabolic mirror. The collimated light has a spectral distribution and an angular aperture similar to the real Sun. We were able to assess the optical performance of the ADG Fresnel lenses by taking photographs of the irradiance spot cast by the lens using a charge-coupled device (CCD) camera and measuring the photocurrent generated by several types of multi junction (MJ) solar cells, which have been previously characterized at a solar simulator for concentrator solar cells. These measurements have demonstrated the achromatic behavior of ADG Fresnel lenses and, as a consequence, the suitability of the modelling and manufacturing methods.

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens makes use of two materials with differing dispersion to reduce chromatic aberration and increase attainable concentration. In this paper, a protocol for the complete characterization of the ADG Fresnel lens is presented.