Influence of Materials and Aging Test Design on Dye Solar Cell Stability

Julkaisun otsikon käännös: Materiaalien ja ikäännytyskoemenetelmien vaikutus väriaineaurinkokennojen elinikään

Aapo Poskela

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Väriaineaurinkokennot ovat nouseva kolmannen sukupolven aurinkoenergiateknologia, jonka tärkeimpiä etuja ovat materiaalien ja valmistuksen alhainen hinta sekä mahdollisuus vaikuttaa kennon väriin eri väriaineilla. Tällä hetkellä suurin este väriaineaurinkokennojen laajamittaiselle kaupallistamiselle on niiden suhteellisen lyhyt elinikä. Piiaurinkokennojen toimintakyky on usein taattu yli kahdeksikymmeneksi vuodeksi, kun taas väriaineaurinkokennot selviävät parhaimmillaan pari vuotta ulkoilmaolosuhteissa. Tämä väitöskirja keskittyy väriaineaurinkokennojen elinikään ja stabiiliuteen useasta näkökulmasta: erilaisten materiaalien ja rakenteiden sekä ikäännytysolosuhteiden vaikutukseen väriaineaurinkokennojen elinikään ja analyysiin väriaineaurinkokennojen stabiilisuustutkimuksen metodeihin. Väriaineaurinkokennojen nestemäisen elektrolyytin tiivis sulkeminen kennon sisään on tärkeä käytännön haaste, joka tulee huomioida varsinkin suurien kennojen suunnittelussa. Tässä työssä toteamme, että elektrolyytillä täytettyjen nanoselluloosa- ja nanokitiinikalvojen sulkeminen kennon sisään helpottaa väriaineaurinkokennojen kasausprosessia ja kasvattaa niiden alkuhyötysuhdetta. Tutkimusta väriaineaurinkokennojen stabiiliuden parantamiseksi voi tukea selvittämällä kuinka eri ikäännytysolosuhteet vaikuttavat kennon elinikään. Niiden vaikutusten tunteminen puolestaan auttaisi selvittämään mitkä mekanismit ja ulkoiset tekijät ovat suurin haitta kennojen stabiiliudelle ja siten otettava huomioon kennojen suunnittelussa. Koska väriaineaurinkokennot voivat toimia useita vuosia normaaliolosuhteissa, ikäännytystutkimuksessa luotetaan nopeutettuihin testeihin. Yksi tämän työn painopisteistä on selvittää kuinka tarkasti nopeutetuissa testeissä tehdyt olettamukset vastaavat realistisia olosuhteita. Tyypillinen virhe väriaineaurinkokennojen ikäännytystutkimuksessa on UV-valon vaikutuksen aliarvioiminen. Yksi tämän työn tutkimuksista todistaa jopa UV-suojakalvon riittämättömyyden suojaamaan väriaineaurinkokennoja UV-säteilyn haittavaikutuksilta, mikä viittaa UV suojauksen tarvitsevan vielä lisätutkimusta. Toinen osatutkimus käsittelee väriaineaurinkokennon virtapiirin tilaa. Realistisessa käytössä väriaineaurinkokennot operoivat lähellä maksimitehopistettään. Usein tämä jätetään huomiotta ikäännytystutkimuksessa ja kennot ikäännytetään avoimessa virtapiirissä, mikä voi keinotekoisesti pidentää kennojen elinikää. Tutkimus demonstroi, että ero virtapiirin tilojen välillä on pieni. Ikäännytysolosuhteiden vaikutukseen keskittyvää tutkimusta jatkettiin uraauurtavalla stabiilisuustestillä ankarissa syksyisissä ulkoilmaolosuhteissa. Ikäännytysolosuhteiden käsittely päätetään kirjallisuuskatsauksella stabiiliustutkimuksen nykyisiin käytäntöihin ja ehdotuksilla niiden parantamiseen tarkempien tulosten saavuttamiseksi.
Julkaisun otsikon käännösMateriaalien ja ikäännytyskoemenetelmien vaikutus väriaineaurinkokennojen elinikään
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Lund, Peter, Vastuuprofessori
  • Miettunen, Kati, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0573-5
Sähköinen ISBN978-952-64-0574-2
TilaJulkaistu - 2021
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • aurinkoenergia
  • väriaineaurinkokennot
  • stabiilius
  • ikäännytyskoe

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Materiaalien ja ikäännytyskoemenetelmien vaikutus väriaineaurinkokennojen elinikään'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä