SCOPUS
SCIE
Facile control of intra- and inter-particle porosity in template-free synthesis of size-controlled nanoporous titanium dioxides beads for efficient organic–inorganic heterojunction solar cells
저자
Veerappan, Ganapathy ; Yu, Sora ; Wang, Dong Hwan ; Lee, Wan In ; Park, Jong Hyeok
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2015
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
72-79(8쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>In thin film solid-state heterojunction solar cells (HSCs), titanium-dioxide (TiO<SUB>2</SUB>) electrodes need to be optimized to have large specific surface area, controllable pore sizes, and superior light scattering properties. In this study, we synthesize hierarchical nanoporous TiO<SUB>2</SUB> beads with sub-micron diameters by a template-free, fast, and low-temperature synthetic scheme to satisfy the aforementioned requirements for HSCs. These nanoporous TiO<SUB>2</SUB> beads are composed of numerous TiO<SUB>2</SUB> nano crystallites that provide mesopores, and the inter-particle distances of size-controlled TiO<SUB>2</SUB> beads can provide additional controllable macropores. We report the first successful application of TiO<SUB>2</SUB> bead films (SP250, SP450) with controllable hierarchical nanostructure to be sensitized with Sb<SUB>2</SUB>S<SUB>3</SUB> for all-solid-state heterojunction solar cells (Sb-HSCs). The Sb-HSCs made using the controlled TiO<SUB>2</SUB> beads as photoanodes exhibit a superior light-to electricity conversion efficiency of 4.8%, yielding more than 15% enhancement in comparison with that (3.6%) of commercial TiO<SUB>2</SUB> nanoparticle (NP40) electrodes. The well-tailored photoanode with high surface area, fewer grain boundaries, multi-scale pore structure, and enhanced optical scattering results in much better infiltration of hole-conducting materials, decreased recombination with increased electron lifetime, and enhanced light scattering, which result in the enhanced photovoltaic properties.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Nanoporous TiO<SUB>2</SUB> beads with uniform sizes were synthesized by hydrothermal method. </LI> <LI> TiO<SUB>2</SUB> beads are composed of numerous TiO<SUB>2</SUB> nanoparticles that provides large surface area. </LI> <LI> TiO<SUB>2</SUB> beads big pores are favorable for uniform QD sensitization and HTM penetration. </LI> <LI> First successful application of TiO<SUB>2</SUB> beads (SP250, SP450) for Sb<SUB>2</SUB>S<SUB>3</SUB> sensitized all solid-state heterojunction solar cells. </LI> <LI> Devices made with TiO<SUB>2</SUB> beads showed superior light-to electricity conversion efficiency (4.8%). </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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