Phương pháp phổ biến làm giảm dòng tối là sử dụng các hợp chất lưỡng tính (có phần ưa nước carboxylic hay phosphonic làm nhóm neo và phần kị nước) để cùng hấp phụ với dye lên TiO2 . Các phân tử này cùng với dye tạo thành lớp đơn phân tử chặt chẽ trên bề mặt TiO2, trong đó phần kị nước như một hàng rào che chắn bề mặt TiO2 khỏi ion I3-, hạn chế phản ứng tạo dòng tối, do đó làm tăng thế mạch hở và ổn định bề mặt TiO2
Tóm tắt chương 2
Ở chương 2, chúng ta vừa trình bày về khả năng ứng dụng vật liệu nano TiO2 trong chế tạo pin Mặt Trời hiệu suất cao. So với pin mặt trời truyền thống, pin Mặ Trời sử dụng nano TiO2 làm điện cực có nhiều ưu điểm như : Công nghệ chế tạo đơn giản dẫn đến giá thành rẻ, Kích thước và trọng lượng so với pin MT kiểu tiếp xúc p-n giảm đáng kể nên chi phí lắp đặt cũng giảm
Tuy nhiên hiện nay so về mặt hiệu suất thì pin DSC kém hơn pin Mặt Trời tiếp xúc p-n nên nhằm nâng cao hiệu suất và độ bền của pin chúng ta cần quan tâm đến những vấn đề:
Thứ nhất, kiểm soát được diện tích bề mặt bên trong của các phân tử. Diện tích tiếp xúc giữa các tinh thể nano trong pin mặt trời càng lớn thì hiệu suất làm việc của pin càng cao, việc tổng hợp và chế tạo các chất màu nhạy quang cần phải được quan tâm, các chất màu nhạy quang này phải có khả năng làm tăng quá trình chuyển điện tử vào các oxit, nên các chất màu nhạy quang này
phải có các đặc tính : khi ở trạng thái kích thích thì các chất màu nhạy quang này có khả năng cách điện giữa chất bán dẫn và dung dịch điện ly.
Thứ hai, làm sao kéo dài vùng hấp thụ quang toàn phần của chất màu nhạy quang từ vùng khả kiến đến gần vùng hồng ngoại. Hiện nay người ta áp dụng việc pha trộn các loại chất màu nhạy quang với hỗn hợp porhyrins và phthalocyanines sau đó nhuộm lên lớp màng mỏng xốp TiO2 kết quả thu được rất đáng mừng vì hiệu quả quang học thu được tương đối tốt và các chất màu nhạy quang không có tương tác phá hủy lẫn nhau và giá trị dòng điện thu được ngày càng tốt do đó mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực này trong tương lai.
KẾT LUẬN
Trong quá trình thực hiện luận văn này, chúng tôi đã trình bày các tính chất cơ bản của nano TiO2 dạng hạt và khả năng ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là ứng dụng làm điện cực cho pin mặt trời DSC qua đó thấy được rằng vật liệu nano TiO2 chứa đựng rất nhiều tiềm năng ứng dụng phục vụ đời sống con người, tuy nhiên vật liệu nano TiO2 có vùng hấp thụ quang còn hẹp khoảng 388nm(đối với cấu trúc anatase ) đến 413 nm (cấu trúc rutil) do đó cần nhiều đề tài nghiên cứu để kéo dài vùng hấp thụ quang vào vùng khả kiến.
Ở Việt Nam việc chuyển hóa năng lượng điện từ các dạng năng lượng truyền thống đang là bài toán nan giải nên việc tìm kiếm các dạng năng lượng thay thế là việc làm đang được quan tâm, do đó pin mặt trời DSC là một trong những lựa chọn thích hợp vì ba lý do là thứ nhất: điều kiện thời tiết và vị trí địa lý của nước ta nhận được nguồn năng lượng mặt trời có cường độ lớn và thời gian kéo dài, thứ hai: trữ lượng Titan đioxit nước ta rất lớn, thứ ba: lãnh thổ Việt Nam có rất nhiều hải đảo, vùng núi hiểm trở nên việc cung cấp điện cho các vùng này thực sự khó khăn. Tuy nhiên để làm chủ công nghệ chế tạo pin còn gặp nhiều khó khăn nhưng các nghiên cứu gần đây cho thấy tính khả thi của pin mặt trời thế hệ mới này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
[1]. Nguyễn Thị Kim Giang (2009), “Nghiên cứu điều chế vật liệu TiO2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng”, Luận văn thạc sỹ, Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội.
[2]. Mai Thị Hải Hà (2009), “Khảo sát độ bền hoạt động của pin mặt trời tinh thể nano oxit tẩm chất nhạy quang và các biến đổi trong pin khi phơi nhiệt trong tối ở 850C”, Luận văn thạc sỹ, Đại học khoa học Tự nhiên –Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
[3]. Nguyễn Thị Lan (2004), “Chế tạo màng nano TiO2 dạng anata và khảo sát hoạt tính xúc tác quang phân hủy metylen xanh”, Luận văn thạc sỹ khoa học, Đại học Bách khoa Hà Nội.
[4]. Đặng Thanh Lê, Mai Đăng Khoa, Ngô sỹ Lương. Khảo sát hoạt tính xúc tác quang của bột TiO2 kích thước nano mét đối với quá trình khử màu thuốc nhuộm. Tạp chí hóa học. T.46 (2A), Tr.139-143, 2008.
[5]. Ngô Sỹ Lương (2006), “Khảo sát quá trình điều chế titan đioxit dạng bột kích thước nano bằng phương pháp thuỷ phân tetra n-butyl octotitanat trong dung môi hỗn hợp etanol-nước”, Tạp chí Phân tích Hoá, Lý và Sinh học, T. 11, No 3B. Tr. 52-56.
[6]. Ngô Sỹ Lương (2005),“Ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình điều chế đến kích thước hạt và cấu trúc tinh thể của TiO2” Tạp chí Khoa học, Khoa học tự nhiên và công nghệ, ĐHQG HN, T.XXI, N.2, tr. 16-22.
[7]. Ngô Sỹ Lương, Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Văn Tiến, Lê Thị Thanh Liễu (2009), “Ảnh hưởng của polyetylen glycol đến quá trình điều chế bột TiO2 kích
thước nano mét bằng phương pháp thủy phân titanyl sunfat trong dung dịch nước”, Tạp chí Phân tích Hóa - Lý - Sinh học - Tập 14, số 1, tr. 3-7.
[8]. Ngô Sỹ Lương (2005),“Ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trình điều chế đến kích thước hạt và cấu trúc tinh thể của TiO2” Tạp chí Khoa học, Khoa học tự nhiên và công nghệ, ĐHQG HN, T.XXI, N.2, tr. 16-22.
[9]. Ngô Sỹ Lương, Đặng Thanh Lê (2008), “Điều chế bột anatase kích thước nano mét bằng cách thuỷ phân titan isopropoxit trong dung môi cloroform- nước”, Tạp chí hóa học, T.46 (2A), Tr.177-18.
[10]. Nguyễn Đức Nghĩa, Ngô Trịnh Tùng, Vũ Quốc Thắng, Trần Việt Hà, (2007),“Nghiên cứu sử dụng chất màu nhạy sáng tự nhiên để chế tạo pin mặt trời hữu cơ”, Tạp chí Hóa học T.45(6A). Tr 128-132
[11]. Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2002), “Khử amoni trong nước và nước thải bằng phương pháp quang hóa với xúc tác TiO2”, Tạp chí Khoa học và công nghệ, , Vol. 40(3), tr. 20-29.
[12]. Nguyễn Xuân Nguyên, Lê Thị Hoài Nam (2004), “Nghiên cứu xử lý nước rác Nam Sơn bằng màng xúc tác TiO2 và năng lượng mặt trời”, Tạp chí Hóa học và ứng dụng .
[13]. Hoàng Nhâm (2005), Hóa vô cơ tập III, NXB GD, Hà Nội
[14] Đặng Đình Thống, Lê Danh Liên (2006), Cơ sở năng lượng mới và tái tạo, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[15]. Dương Thị Khánh Toàn (2006),”khảo sát quá trình điều chế và ứng dụng TiO2 kích thước nanomet”, Luận văn thạc sỹ khoa học, Đại học khoa học Tự nhiên –Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
[16] Đỗ Thanh Sinh (2009), “ khảo Pin mặt trời chất màu nhạy quang vàn nghiên cứu điều chế keo in lụa Titan dioxit”, luận văn thạc sỹ, Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh
Tài liệu tiếng Anh
[17]. Akira Fujishima, Kazuhito Hashimoto, Toshiya Watanabe (1996), TiO2 phtocatalysis Fundamentals and Applications, Tokio, Japan, November 20.
[18] B. A. Gregg, The essential interface: Studies in dye-sensitized solar cells, Semiconductor photochemistry and photophysics, 2003, 10, 51-88.
[19]. Chuan-yi Wang, Joseph Rabani, Detlef W. Bahnemann, Jurgen K. Dohrmann (2002), “Photonic efficiency and quantum yield of formaldehyde formation from methanol in the presence of various TiO2 photocatalysts”,
Journal of Photochemistry and photobiology A. Chemistry, Vol 148, pp.169-176. [20] H. Arakawa, K. Hara, Current status of dye-sensitized solar cells, Semiconductor photochemistry and photophysics, 2003, 10, 123-171.
[21]. Huaqing Xie, Qinghong Zhang, Tonggeng Xi, Jinchang Wang, Yan Liu (2002),“Thermal analysis on nanosized TiO2 prepared by hydrolysis”,
Thermochimica Acta, (381), tr. 45 - 48.
[22]. Kenji Yamada, Hirokazu Yamane, Shigenori Matsushima, Hiroyuki Nakamura, Kayo Ohira, Mai Kouya, Kiyoshi Kumada. Effect of thermal treatment on photocatalytic activity of N-doped TiO2 particles under visible light. Thin Solid Films 516 (2008), pp. 7482–7487.
[23]. Mike Schmotzer (Grad Student), Dr. Farhang Shadman (Faculty Advisor) (2004), “Photocatalytic Degradation of Organics”, Department of Chemical and Enviroment Engineering, University of Arizona.
[24]. Mihai Anastasescu, Adelina Ianculescu, Ines Niţoi, Virgil Emanuel Marinescu, Silvia Maria Hodorogea (2008), “Sol–gel S-doped TiO2 materials for environmental protection”, Journal of Non-Crystalline Solids, Volume 354, Issues 2-9, Pages 705-711
[25]. O. Carp, C.L.Huisman, A.Reller.(2004), “Photoinduced reactivity of titanium dioxide”, (32), pp.33-177.
[26] P. M. Sommeling, B. C. O'Regan, R. R. Haswell, H. J. P. Smit, N. J. Bakker, J. J. T. Smits, J. M. Kroon, J. A. M. van Roosmalen, Influence of a TiCl4 post- treatment on nanocrystalline TiO2 films in dye-sensitized solar cells, J. Phys. Chem. B, 2006, 110 (39), pp 19191–19197.
[27] Q. Wang, Z. Zhang, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Enhancement of the performance of dye-sensitized solar cell by formation of shallow transport levels under visible light illumination, J. Phys. Chem. C , 2008, 112 (17), pp 7084– 7092.
[28] S. M. Zakeeruddin, C. Klein, P. Wang, M. Graetzel (2006), 2, 2-bipyridine ligand, sensitizing dye and dye sensitized solar cell.
[29] V. Quaschning, Understanding renewable energy systems, Earthscan, 2005. [30]. Xiaobo Chen and Samuel S. Mao (2007), Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications, and Applications, Chem. Rev, vol.107, pp. 2891 - 2959.
[31]. Youngfa Zhu, Li Zhang, Chong Gao. The synthesis of nanosized TiO2 powder using a sol - gel method with TiCl4 as a precursor. Journal of Materials Sciences, Vol. 35 (2002), pp. 4049 - 4054.
[32] Z. S. Wang, T. Yamaguchi, H. Sugihara, H. Arakawa, Significant efficienc improvement of the black dye-sensitized solar cell through protonation of TiO2 films, Langmuir, 2005, 21(10), 4272-4276.
[33] http://www.khoahoc.com.vn truy cập ngày 12/4/2013 [34]http://www.pinmattroi.com truy cập ngày 12/4/2013 [335]http://www. vi.wikipedia.org truy cập ngày 12/4/2013