Tổng hợp rất nhiều bài báo về solar-cell 1998-2006
Gửi các bạn rất nhiều tài liệu liên quan đến mảng này, mọi người có thêm công cụ để tiếp tục thảo luận về vấn đề này
Mình post link bằng usendit và mega, tha hồ mà down về nhé
Merci nguyencyberchem nhiều. Integchimie đang cần những bài báo này để hiểu nhiều hơn về DSSC. DSSC ở trường mình chắc làm chưa nổi, nhưng mà photocatalyst trên TiO2 thì có khả năng làm đươc.
DSSC ở trường mình chắc làm chưa nổi, nhưng mà photocatalyst trên TiO2 thì có khả năng làm đươc.
Mình đang build DSSC, làm được vài cái rồi. Hiệu suất chuyển hóa thấp hơn bên Sweden một tí. Mình thấy làm không khó lắm, ở khoa Hóa mình hoàn toàn có thể làm được. Dụng cụ và hóa chất thì rất đơn giản. Cái mình đang tìm cách khắc phục là khi tạo thin film TiO2 lên bề mặt conducting glass bằng doctor blading thì nó bám dính không tốt lắm (vì mình sài TiO2 thương mại P25 Degussa), và khi tạo thin film xong, nung lên 450 oC, mình chụp SEM thấy có crack. Điều này làm cho electron transport không được tốt. Thứ 2 là khi ép 2 điện cực lại và seal các hole (để inject electrolyte solution vào) thì hơi khó. Vì muốn ép hay seal hole thì cần nhiệt độ hơi cao (khoảng hơn 100 oC) có thể làm dye phân hủy hoặc organic solvent bay hơi. Và thứ 3 là khi seal hole thì cần dùng bơm chân không, rất dễ làm cho electrolyte solution bị hút ra ngoài trước khi hole kịp seal. Nhưng nhìn chung là làm không khó lắm.
thay đổi nội dung bởi: aqhl, ngày 06-03-2006 lúc 05:17 PM.
năm ngoại mình cũng mệt với cái crack này, nhưng chủ yếu trên substrat thép 316L thôi, còn trên glass thì ok. Mình tạo thin film bằng dip-coating, cũng nung ở t° 400-550°. Khi điều chế, mình dùng template acac, PEG... thì sẽ giảm crack nhiều (không còn trên glass, nhưng vẫn còn trên steel). Với lại mình khuyên aqhl là để kiểm tra thin film của mình, trước khi chụp SEM, bạn có thể dùng kính hiển vi quang học để xem sơ bộ coi thin film có crack không, như vậy nhanh và đơn giản hơn.
Thay hệ xúc tác Pt-TiO2 bằng Pt/TiO2-TiO2 với sự hiện diện của Fe3+ làm electron acceptor bên điện cực anode và Br- với vai trò electron donor bên điện cực cathode, giúp tăng hiệu quả trong splitting water.
Bây giờ BM mới có dịp tìm hiểu sâu hơn về mảng này, nhưng vẫn là newbie thui !!! mong anh aqhl và nguyencyberchem giúp đỡ phát nhé !!!
+Đầu tiên, cho BM hỏi, khỏang bước sóng của năng lượng bên ngòai mà cơ thể người cũng như trái đất hấp thụ được là bao nhiêu !? vì theo như anh Nguyên nói:
Trích:
Trái đất nhận năng lượng từ mặt trời, nhưng bên cạnh đó, năng lượng này cũng bị mất đi dưới dạng bức xạ. Và thực tế mặt trời bức xạ cũng như cơ thể chúng ta vậy. Tất cả vật chất có nhiệt độ cao hơn -273K đều phát bức xạ. Trong trường hợp của trái đất và cơ thể người thì bức xạ ấy là bức xạ hồng ngoại.
Mấy anh giải thích thêm cho em cái khỏan bức xạ này với !!! theo em hiểu, cơ thể người cũng như trái đất sẽ có khả năng hấp thụ được một năng lượng (ở bất cứ dạng nào) trong giới hạn bước sóng nào đó ! nếu ngòai khỏang bước sóng đó, cơ thế sẽ phản hấp thụ, năng lượng bức xạ !
+ Tiếp theo, anh Nguyên cũng có nói, năng lượng mặt trời chuyển hóa thành năng lượng điện nhờ rất nhiều vào vật liệu silic, vậy em hỏi, silic có phối trộn thêm nhiều chất khác không hay nguyên chất ! đặc thù của silic thế nào mà nó đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa !
Vì theo em thấy, nếu cơ chế chỉ là photon bị hấp thụ, rồi electron từ vùng valence lên vùng conduction, thì thằng TiO2 có vẻ tốt hơn chứ, vì TiO2 theo như những bài mấy anh viết thì nó là thành phần nòng cốt cho quang xúc tác, cơ chế hấp thụ photon để đưa electron lên orbital kích thích là dễ dàng ! vật liệu TiO2 có phối trộn vào vật liệu Silic có phối trộn thì như thế nào nhỉ, so sánh về mặt họat tính và giá thành !!!
+Tới vấn đề water photo – splitting:
Tại sao dạng TiO2 dùng trong điện cực ko phải là anatase, vì theo em biết dạng anatase có họat tính cao hơn dạng rutile mừ !
Khi photon bị điện cực n-type TiO2 hấp thụ, sẽ sinh ra electron, electron này theo dây dẫn qua cực platin và chụp thằng H+, quá trình này dễ hiểu !
Nhưng quá trình các lỗ trống positive kết hợp với H2O để sinh ra O2 và H+ thì em trầm cảm luôn !!! Nhưng nếu căn cứ vào các quá trình, em đánh giá giai đọan này chính là giai đọan là hiệu suất tách nước nhỏ (<1%) ! Không biết đúng ko nhỉ !!! aqhl có thể giúp em cơ chế của giai đọan này ko !!!
+Đến lượt Dye – sensitized solar cell:
Vai trò của hai miếng thủy tinh hai đầu là gì !? phải chăng nó chỉ là thành phần đệm để quét lớp oxide dẫn điện lên thui !!!
Aqhl đã tìm hiểu đặc điểm cấu tạo như thế nào của dye – sensitized để có thể hấp thu bứơc sóng 390 – 780 nm chưa ? đặc điểm của Ru là gì mà có thế hấp thu solar energy tốt như vậy !?
Trích:
Để chuyển qua conducting band, e di chuyển trên ester bond. Giữa dye và conducting band có sự tương tác vân đạo giữa pi* của dye và 3d (t2) conducting band của TiO2.
BM chẳng thấy thằng pi* nằm ở mô cả ! cái đó là pi mừ !!! Hình như aqhl trích nguồn hình wrong thì phải ! Nhưng hổng sao, nhìn hình và đọc bài thì thấy cũng hơi hiểu hiểu ! giải quyết được thắc mắc của integchemie, nhưng ko biết còn vấn đề nào uẩn khúc bên trong ko nhỉ !!! Chứ nếu vậy, thì electron từ ester bonding sẽ chuyển dễ dàng qua conducting band mà ko cần phải so sánh thế !!!
Aqhl giải quyết giùm BM nhé !
Tiếp theo, anh Nguyên cũng có nói, năng lượng mặt trời chuyển hóa thành năng lượng điện nhờ rất nhiều vào vật liệu silic, vậy em hỏi, silic có phối trộn thêm nhiều chất khác không hay nguyên chất ! đặc thù của silic thế nào mà nó đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa !
Vì theo em thấy, nếu cơ chế chỉ là photon bị hấp thụ, rồi electron từ vùng valence lên vùng conduction, thì thằng TiO2 có vẻ tốt hơn chứ, vì TiO2 theo như những bài mấy anh viết thì nó là thành phần nòng cốt cho quang xúc tác, cơ chế hấp thụ photon để đưa electron lên orbital kích thích là dễ dàng ! vật liệu TiO2 có phối trộn vào vật liệu Silic có phối trộn thì như thế nào nhỉ, so sánh về mặt họat tính và giá thành !!!
Cái này là nói về solar cell trên cơ sở silicon. Solar cell silicon đã thương mại hóa từ lâu rồi (thập niên 50), hiện nay sản phẩm silicon thương mại chiếm hơn 90% trên thị trường. Solar cell loại này có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động khác dye solar cell, và sử dụng silicon có độ tinh khiết rất cao (99.99%), nên giá thành cao. Nếu có tạp chất, sẽ hình thành khuyết tật mạng tinh thể, đây chính là nơi giúp kết hợp e và hole. Các loại bán dẫn khác cũng được sử dụng như CdS, CdTe, GaAs, silicon vô định hình, doped silicon...
Dye solar cell thì hoạt động theo cơ chế khác, phải cần dye hấp thu solar energy. Nếu dùng TiO2 không thì khả năng rất kém hơn so với silicon. Thường thì ta dope Silicon hoặc dope TiO2 để mở rộng vùng phổ ánh sáng có thể hấp thu.
Trích:
Tới vấn đề water photo – splitting:
Tại sao dạng TiO2 dùng trong điện cực ko phải là anatase, vì theo em biết dạng anatase có họat tính cao hơn dạng rutile mừ !
Bài này mình viết khi tham khảo bài báo năm 1972 trên Nature. Lúc đó thì các kỹ thuật tổng hợp TiO2 anatase chưa phát triển như hiện nay
Trích:
Nhưng quá trình các lỗ trống positive kết hợp với H2O để sinh ra O2 và H+ thì em trầm cảm luôn !!! Nhưng nếu căn cứ vào các quá trình, em đánh giá giai đọan này chính là giai đọan là hiệu suất tách nước nhỏ (<1%) ! Không biết đúng ko nhỉ !!! aqhl có thể giúp em cơ chế của giai đọan này ko
Hole hình thành di chuyển đến bề mặt điện cực, tại đây nó bắt e của các phân tử tiếp xúc với bề mặt và biến mất. Phân tử còn lại hình thành radical cation. Với nước thì mình nghĩ như vầy: radical cation H2O(+.) -> H+ và OH. ; 2OH. -> H2O2 -> O2 + H2O. Các quá trình chắc chắn là xảy ra đồng thời, khó mà xác định từng quá trình riêng rẽ.
Hiệu suất tách nước phụ thuộc vào cả quá trình tách e-hole khi ánh sáng chiếu vào và quá trình kết hợp e-hole khi chúng chưa đến bề mặt.
Trích:
Đến lượt Dye – sensitized solar cell:
Vai trò của hai miếng thủy tinh hai đầu là gì !? phải chăng nó chỉ là thành phần đệm để quét lớp oxide dẫn điện lên thui !!!
Aqhl đã tìm hiểu đặc điểm cấu tạo như thế nào của dye – sensitized để có thể hấp thu bứơc sóng 390 – 780 nm chưa ? đặc điểm của Ru là gì mà có thế hấp thu solar energy tốt như vậy
2 miếng thủy tinh dẫn điện và bao bọc các phần bên trong. Không thể dùng các vật liệu dẫn điện khác, vì cần tính trong suốt cho ánh sáng chiếu vào dye. Trong chi phí tổng cộng chế tạo dye solar cell, thì thủy tinh dẫn điện chiếm chi phí cao nhất (>40%). Gần đây có sản phẩm thương mại polymer dẫn điện trong suốt, giá thành rẽ hơn thủy tinh nhiều. Tuy nhiên điện trở còn cao hơn thủy tinh 1 chút và đương nhiên là ko thể bền hơn thủy tinh.
Dye trên cơ sở Ru là tốt nhất hiện nay cho dye solar cell. Không hẳn là do nó hấp thu hết vùng khả kiến, thực ra nó chỉ hấp thu một vùng và hấp thu cực đại trong khoảng nào thôi (tùy thuộc vào ligand). Còn nhiều yếu tố khác làm cho hiệu suất chuyển hóa cao như kết hợp tốt với TiO2, dễ khử trở về dạng ban đầu bởi mediator, tốc độ back transfer electron nhỏ, bền....
Trích:
BM chẳng thấy thằng pi* nằm ở mô cả ! cái đó là pi mừ !!! Hình như aqhl trích nguồn hình wrong thì phải ! Nhưng hổng sao, nhìn hình và đọc bài thì thấy cũng hơi hiểu hiểu ! giải quyết được thắc mắc của integchemie, nhưng ko biết còn vấn đề nào uẩn khúc bên trong ko nhỉ !!! Chứ nếu vậy, thì electron từ ester bonding sẽ chuyển dễ dàng qua conducting band mà ko cần phải so sánh thế !!!
Aqhl giải quyết giùm BM nhé !
Cái hình đúng là ko phải tương tác d-pi*, hồi đó mình chỉ muốn minh họa cho câu hỏi của interchemie thôi. Nếu muốn thì thành lập giản đồ tương tác vân đạo 3d-pi của ligand. haha...đây là nghề của BM mà....
Các bạn xem thêm hình ảnh dye solar cell thực, lúc trước mình làm:
thay đổi nội dung bởi: aqhl, ngày 11-22-2006 lúc 03:53 AM.
Dye solar cell thì hoạt động theo cơ chế khác, phải cần dye hấp thu solar cell. Nếu dùng TiO2 không thì khả năng rất kém hơn so với silicon. Thường thì ta dope Silicon hoặc dope TiO2 để mở rộng vùng phổ ánh sáng có thể hấp thu.
vậy thằng TiO2 có hoạt tính hấp thụ ánh sáng yếu hơn silicon hả thầy ! Tại sao trong xúc tác quang hóa người ta thường dùng TiO2 hơn !?
Trích:
Hole hình thành di chuyển đến bề mặt điện cực, tại đây nó bắt e của các phân tử tiếp xúc với bề mặt và biến mất. Phân tử còn lại hình thành radical cation. Với nước thì mình nghĩ như vầy: radical cation H2O(+.) -> H+ và OH. ; 2OH. -> H2O2 -> O2 + H2O. Các quá trình chắc chắn là xảy ra đồng thời, khó mà xác định từng quá trình riêng rẽ.
hix, hổng hiểu, thầy nói chậm lại !!! thằng H2O bị hấp phụ vào hole, vậy là coi như lúc này H2O trở thành cation, sau đó làm thế nào tạo ra radical cation !
Trích:
Hiệu suất tách nước phụ thuộc vào cả quá trình tách e-hole khi ánh sáng chiếu vào và quá trình kết hợp e-hole khi chúng chưa đến bề mặt.
hix, vậy ra giai đoạn hấp thụ ánh sáng mới là giai đoạn khó khăn, vì em thấy cơ chế để dye hấp thụ photon làm electron chuyển sang excited state cũng khá dễ (hiện tượng này thường thấy khi dùng các vật liệu trong quang xúc tác cũng như các phản ứng quang hóa), sau đó bị lôi xuống conductive band là thuận lợi về mặt nhiệt động lẫn động học !
Em vẫn chưa hiểu lắm cái yếu tố chi phối hiệu suất này, thầy explain more clearly cho em với !!! Về thế điện hóa hay về mặt nhiệt động... cái nào làm cho quá trình này khó khăn !
thảo luận tiếp nha thầy !!! rùi còn qua fuel cell ! hahaha !
PS: à, thầy còn giữ bài review nào về mảng này ko ạ !!! em tính hốt một topic điện hóa ứng dụng về mảng này !!! hehehe! cảm ơn thầy nhiều trước !!!
thay đổi nội dung bởi: bluemonster, ngày 11-21-2006 lúc 01:05 PM.
aqhl
bluemonster
.gif "Matcuoi (31)")
.gif "Matcuoi (88)")
.gif "Matcuoi (28)")
Hybrid Mode
