Dye Solar Cell Testing Kit (IMPS / IMVS)
Dye Solar Cell Testing Kit (IMPS / IMVS)
Das Dye Solar Cell Testing Kit dient der detaillierten Charakterisierung von Farbstoffsolarzellen
Zur Charakterisierung von Farbstoffsolarzellen (Dye Sensititzed Solar Cells; DSSC´s) mit dem Dye Solar Cell Testing Kit fokussiert man Licht von LED´s diskreter Wellenlänge (470 nm, 530 nm, 590 nm, 617 nm und 625 nm) auf die aktive Fläche an der Farbstoffsolarzelle und misst die Antwort auf das eingestrahlte Licht. Zur elektrochemischen Charakterisierung verwendet man ein bipotentiostatisches Setup, bei dem ein Potentiostat die LED ansteuert und ein zweiter Potentiostat unter Datenaufnahme an der Farbstoffsolar¬zelle die Antwort nachverfolgt. Zum Erhalt der Phaseninformationen zwischen den beiden Potentiostaten dient ein Synchronisationskabel.

Das Dye Solar Cell Testing Kit (992-105 = IMPS/IMVS Setup) besteht aus einer miniaturisierten optischen Bank zur Unterbringung der LED ausgewählter Wellenlänge (990-345 = 470 nm LED Assembly; 990-346 = 530 nm LED Assembly; 990-347 = 590 nm LED Assembly; 990 348 = 617 nm LED Assembly; 990-349 = 625 nm LED Assembly; 990-350 = Warm White LED Assembly), einem Kollimator (990-341 = LED Collimator Kit), einer universellen Befestigung für Farbstoffsolarzellen und einer Dummy Zelle (Photodiode) zur Bestimmung der optischen Leistung der verwendeten LED in Abhängigkeit der verwendeten Stromstärke. Dafür zeichnet man unter galvanostatischer Anregung der LED den Maximalstrom (ISC) der Photodiode beim Kurzschlusspotential (E = 0) auf. Damit erhält man für jede einstellbare Stromstärke (max. 1000 mA) die optische Leistung der LED am stellvertretenden Fokuspunkt der Farbstoffsolarzelle, was für die spätere Berechnung der Effizienz der Farbstoffsolarzelle wichtig ist. Eine Farbstoffsolarzelle produziert Strom, wenn man sie mit Licht bestrahlt.

Je nach Intensität des eingestrahlten Lichtes hängt es außerdem noch stark davon ab, bei welchem Zellpotential der Strom produziert wird. Daher werden Potentialkurven zwischen Ausgangs- (Kurzschlusspotential) und Endpotential (Leerlaufpotential) des Halbleiters aufgenommen und der resultierende Strom gemessen. Nach jeder Messung ausreichender Reproduzierbarkeit wird die eingestrahlte Lichtintensität bis zur maximalen optischen Leistung der LED schrittweise erhöht. Als Ergebnis erhält man aus diesen Kurven in Abhängigkeit von der eingestrahlten Lichtintensität Informationen über die maximal verfügbare Stromabgabe einer Solarzelle (Kurzschlusspotential), die maximale Betriebsspannung der Solarzelle (Leerlaufpotential), die maximal verfügbare Leistungsabgabe, den Füllfaktor als Quotient aus der maximal verfügbaren Leistungsabgabe ggü. der theoretischen Leistungsabgabe und über die Effizienz der Solarzelle.

Mit dem Dye Solar Cell Testing Kit kann bei Bestrahlung mit konstanter Lichtintensität die Farbstoffsolarzelle durch die Kontrolle des Potentials in einem Arbeitsbereich gemäß der vorherigen Strom-Spannungskurve mit einem überlagerten und modulierten AC-Signal impedanzspektroskopisch aufgeklärt werden. Das erhaltene Impedanzspektrum kann durch Ersatzschaltbilder (Transmission Lines „Unified) die porösen Grenzflächenstrukturen mit dem darin enthaltenen Farbstoff anpassen und liefert Informationen über Leistungsverluste durch limitierende Diffusionsvorgänge. Abschließend wird die Verwendungsmöglichkeit des Dye Solar Cell Testing Kits durch die beiden intensitätsmodulierten Methoden IMPS (Lichtintensitätsmodulation beim Kurzschlusspotential) und IMVS (Lichtintensitätsmodulation beim Leerlaufpotential) abgerundet.

An dieser Stelle wird das modulierte AC-Signal nicht dem Potential des Arbeitsbereiches überlagert, sondern die Farbstoffsolarzelle zum Kurzschlusspotential (IMPS) oder Leerlaufpotential (IMVS) gefahren, die Lichtquelle mit einem konstanten DC-Signal versorgt und mit einem modulierten AC-Signal überlagert. Die resultierende Stromantwort dieser modulierten Lichtintensität wird in der Stromantwort der Farbstoffsolarzellen bei dem jeweilig untersuchten Potential gemessen. Auf diese Weise können Zeitkonstanten zur Aufklärung verschiedenster Prozesse wie z.B. Aufsammlung der Ladungen, Diffusion und Lebensdauer bzw. Rekombinationsraten der Elektronen in der Farbstoffsolarzelle bestimmt werden.

  • Das Dye Solar Cell Testing Kit (992-105 = IMPS/IMVS Setup) besteht aus einer miniaturisierten optischen Bank zur Unterbringung der LED ausgewählter Wellenlänge (990-345 = 470 nm LED Assembly; 990-346 = 530 nm LED Assembly; 990-347 = 590 nm LED Assembly; 990 348 = 617 nm LED Assembly; 990-349 = 625 nm LED Assembly; 990-350 = Warm White LED Assembly), einem Kollimator (990-341 = LED Collimator Kit), einer universellen Befestigung für Farbstoffsolarzellen und einer Dummy Zelle (Photodiode) zur Bestimmung der optischen Leistung der verwendeten LED in Abhängigkeit der verwendeten Stromstärke. Dafür zeichnet man unter galvanostatischer Anregung der LED den Maximalstrom (ISC) der Photodiode beim Kurzschlusspotential (E = 0) auf. Damit erhält man für jede einstellbare Stromstärke (max. 1000 mA) die optische Leistung der LED am stellvertretenden Fokuspunkt der Farbstoffsolarzelle, was für die spätere Berechnung der Effizienz der Farbstoffsolarzelle wichtig ist. Eine Farbstoffsolarzelle produziert Strom, wenn man sie mit Licht bestrahlt.

    Je nach Intensität des eingestrahlten Lichtes hängt es außerdem noch stark davon ab, bei welchem Zellpotential der Strom produziert wird. Daher werden Potentialkurven zwischen Ausgangs- (Kurzschlusspotential) und Endpotential (Leerlaufpotential) des Halbleiters aufgenommen und der resultierende Strom gemessen. Nach jeder Messung ausreichender Reproduzierbarkeit wird die eingestrahlte Lichtintensität bis zur maximalen optischen Leistung der LED schrittweise erhöht. Als Ergebnis erhält man aus diesen Kurven in Abhängigkeit von der eingestrahlten Lichtintensität Informationen über die maximal verfügbare Stromabgabe einer Solarzelle (Kurzschlusspotential), die maximale Betriebsspannung der Solarzelle (Leerlaufpotential), die maximal verfügbare Leistungsabgabe, den Füllfaktor als Quotient aus der maximal verfügbaren Leistungsabgabe ggü. der theoretischen Leistungsabgabe und über die Effizienz der Solarzelle.

    Mit dem Dye Solar Cell Testing Kit kann bei Bestrahlung mit konstanter Lichtintensität die Farbstoffsolarzelle durch die Kontrolle des Potentials in einem Arbeitsbereich gemäß der vorherigen Strom-Spannungskurve mit einem überlagerten und modulierten AC-Signal impedanzspektroskopisch aufgeklärt werden. Das erhaltene Impedanzspektrum kann durch Ersatzschaltbilder (Transmission Lines „Unified) die porösen Grenzflächenstrukturen mit dem darin enthaltenen Farbstoff anpassen und liefert Informationen über Leistungsverluste durch limitierende Diffusionsvorgänge. Abschließend wird die Verwendungsmöglichkeit des Dye Solar Cell Testing Kits durch die beiden intensitätsmodulierten Methoden IMPS (Lichtintensitätsmodulation beim Kurzschlusspotential) und IMVS (Lichtintensitätsmodulation beim Leerlaufpotential) abgerundet.

    An dieser Stelle wird das modulierte AC-Signal nicht dem Potential des Arbeitsbereiches überlagert, sondern die Farbstoffsolarzelle zum Kurzschlusspotential (IMPS) oder Leerlaufpotential (IMVS) gefahren, die Lichtquelle mit einem konstanten DC-Signal versorgt und mit einem modulierten AC-Signal überlagert. Die resultierende Stromantwort dieser modulierten Lichtintensität wird in der Stromantwort der Farbstoffsolarzellen bei dem jeweilig untersuchten Potential gemessen. Auf diese Weise können Zeitkonstanten zur Aufklärung verschiedenster Prozesse wie z.B. Aufsammlung der Ladungen, Diffusion und Lebensdauer bzw. Rekombinationsraten der Elektronen in der Farbstoffsolarzelle bestimmt werden.

  • IMPS / IMVS 30 cm (B) x 10 cm (L) x 20 cm (H);
    3 kg
    LED (M470L3; THORLABS)
    Wellenlänge 470 nm
    Leistung (typisch) 710 mW (1000 mA)
    Spannung 3.2 V
    Peakbreite (FWHM) 25 nm
    Lebensdauer 100.000 Stunden

    LED (M530L3; THORLABS)
    Wellenlänge 530 nm
    Leistung (typisch) 370 mW (1000 mA)
    Spannung 3.2 V
    Peakbreite (FWHM) 33 nm
    Lebensdauer 100.000 Stunden

    LED (M590L3; THORLABS)
    Wellenlänge 590 nm
    Leistung (typisch) 170 mW (1000 mA)
    Spannung 2.2 V
    Peakbreite (FWHM) 18 nm
    Lebensdauer 100.000 Stunden

    LED (M617L3; THORLABS)
    Wellenlänge 617 nm
    Leistung (typisch) 650 mW (1000 mA)
    Spannung 2.2 V
    Peakbreite (FWHM) 18 nm
    Lebensdauer 100.000 Stunden

    LED (M625L3; THORLABS)
    Wellenlänge 625 nm
    Leistung (typisch) 770 mW (1000 mA)
    Spannung 2.2 V
    Peakbreite (FWHM) 16 nm
    Lebensdauer 100.000 Stunden

    LED (MWWHL3; THORLABS)
    Korrelierte Farbtemperatur 3000 K
    Leistung (typisch) 550 mW (1000 mA)
    Spannung 3.1 V
    Lebensdauer > 50.000 Stunden
  • Interface 1000

    Multichannel Potentiostat

    Reference 600

    Reference 3000

    ECM8

    Vista Shield Faraday Cage

    Reference Electrodes

    • LED Collimator Kit [990-341]
    • Blue (470 nm) LED Assembly [990-345]
    • Green (530 nm) LED Assembly [990-346]
    • Amber (590 nm) LED Assembly [990-347]
    • Orange (617 nm) LED Assembly [990-348]
    • Red (625 nm) LED Assembly [990-349]
    • Warm White LED Assembly [990-350]