Fabrication of silver nanoparticles decorated porous TiO2 nanofibers for highly efficient dye-sensitized solar cells

Abstract

은 나노입자가 부착된 다공성 이산화티타늄 나노섬유를 제조하였고 이를 고효율 염료감응태양전지에 응용하였다. 이산화티타늄/이산화규소 혼합나노섬유를 전기방사로 제조한 뒤 이산화규소 부분을 불산으로 식각 시켜 다공성 이산화티타늄 나노섬유의 표면적을 조절하였다. 높은 표면적을 지니게 된 다공성 이산화티타늄 나노섬유의 경우, 이산화티타늄 표면에 부착되는 염료의 양이 증가하는 것을 확인하였다. 다공성 이산화티타늄 나노섬유 표면에 부착된 은 나노입자의 표면 플라스몬 효과는 입사광의 흡광 및 산란을 증가시킬 뿐만 아니라 염료에 의해 흡수되는 광량의 증가를 유도하는 것을 확인하였다. 그 결과, 은 나노입자가 부착 된 다공성 이산화티타늄 나노섬유를 염료감응태양전지의 음극물질로 적용하였을 때, 이산화티타늄 나노섬유로 이루어진 전지의 효율인 6.2 %에 비하여 8.8 %로 최적화된 효율을 보였다.

Silver nanoparticles decorated porous TiO2 nanofibers (Ag/p_TiO2 NFs) are used to enhance the performance of dye-sensitized solar cells (DSSCs). The Ag/p_TiO2 NFs are fabricated via facile electrospinning method, etching process and chemical reduction. The porosity of the ii porous TiO2 nanofibers (p_TiO2 NFs) is controlled by the amount of SiO2 with electrospun TiO2/SiO2 composite NFs. The fabricated p_TiO2 NFs exhibit high surface area, providing sufficient adsorption of dye on TiO2. Moreover, surface plasmons from Ag/p_TiO2 NFs enhance light absorption by trapping the incident light and increased the absorption of dye. In addition, DSSC composed of Ag/p_TiO2 NFs demonstrate an optimized photovoltaic conversion efficiency of 8.8 %.