Mesoporous TiO2 beads offer improved mass transport for cobalt-based redox couples leading to high efficiency dye-sensitized solar cells

Advanced Energy Materials

Volumn 4, Issue 12, 2014, Pages

  Heiniger, Leo Philipp ^a   Giordano, Fabrizio ^a   Moehl, Thomas ^a   Grätzel, Michael ^a  

^a EPFL   (Switzerland)

Author keywords

cobalt redox couples; diffusion limitation; dye sensitized solar cells; mass transport

Indexed keywords

COBALT; DIFFUSION; EFFICIENCY; ELECTROLYTES; LIGHT SCATTERING; MASS TRANSFER; MESOPOROUS MATERIALS; NANOCOMPOSITES; NANOCRYSTALS; OXIDE MINERALS; PORE SIZE; TIN OXIDES; TITANIUM DIOXIDE;

COBALT REDOX MEDIATORS; DIFFUSION LIMITATIONS; DIFFUSION-LIMITED CURRENT; FLUORINE DOPED TIN OXIDE; MASS TRANSPORT LIMITATION; NANOCRYSTALLINE TIO2 FILMS; REDOX COUPLE; TRANSIENT PHOTOCURRENTS;

DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS;

EID: 84906787022     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201400168     Document Type: Article

References (55)

1. H. B. Gray, Nat. Chem. 2009, 1, 7.
2. B. O'Regan, M. Grätzel, Nature 1991, 353, 737.
3. A. Hagfeldt, G. Boschloo, L. C. Sun, L. Kloo, H. Pettersson, Chem. Rev. 2010, 110, 6595.
4. A. Yella, H.-W. Lee, H. N. Tsao, C. Yi, A. K. Chandiran, M. K. Nazeeruddin, E. W. G. Diau, C.-Y. Yeh, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Science 2011, 334, 629.
5. J. Burschka, N. Pellet, S.-J. Moon, R. Humphry-Baker, P. Gao, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, Nature 2013, 499, 316.
6. G. Boschloo, A. Hagfeldt, Acc. Chem. Res. 2012, 42, 1819.
7. P. Bonhôte, M. Grätzel, M. Jirousek, P. Liska, N. Pappas, N. Vlachopoulos, C. Von Planta, L. Walder, 10th International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy (IPS-10) 1994.
8. H. Nusbaumer, J. E. Moser, S. M. Zakeeruddin, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10461.
9. G. Oskam, B. V. Bergeron, G. J. Meyer, P. C. Searson, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6867.
10. X. Yang, J. Cong, L. Kloo, L. Sun, Energy Environ. Sci. 2012.
11. M. Wang, C. Grätzel, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9394.
12. T. W. Hamann, J. W. Ondersma, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 370.
13. T. C. Li, A. M. Spokoyny, C. X. She, O. K. Farha, C. A. Mirkin, T. J. Marks, J. T. Hupp, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4580.
14. S. A. Sapp, C. M. Elliott, C. Contado, S. Caramori, C. A. Bignozzi, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11215.
15. S. M. Feldt, G. Wang, G. Boschloo, A. Hagfeldt, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 21500.
16. S. M. Feldt, E. A. Gibson, E. Gabrielsson, L. Sun, G. Boschloo, A. Hagfeldt, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16714.
17. H. N. Tsao, C. Yi, T. Moehl, J.-H. Yum, S. M. Zakeeruddin, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, ChemSusChem 2011, 4, 591.
18. B. M. Klahr, T. W. Hamann, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14040.
19. J. W. Ondersma, T. W. Hamann, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 638.
20. A. K. Chandiran, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, Adv. Funct. Mater. 2013, 24, 1615
21. T. W. Hamann, O. K. Farha, J. T. Hupp, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 19756.
22. A. K. Chandiran, N. Tétreault, R. Humphry-Baker, F. Kessler, E. Baranoff, C. Yi, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, Nano Lett. 2012, 12, 3941.
23. J. J. Nelson, T. J. Amick, C. M. Elliott, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18255.
24. H. N. Tsao, P. Comte, C. Yi, M. Grätzel, ChemPhysChem 2012, 13, 2976.
25. H.-S. Kim, S.-B. Ko, I.-H. Jang, N.-G. Park, Chem. Commun. 2011, 47, 12637.
26. T. Uchiyama, T. N. Murakami, N. Yoshii, Y. Uemura, N. Koumura, N. Masaki, M. Kimura, S. Mori, Chem. Lett. 2013, 42, 453.
27. D. P. Hagberg, X. Jiang, E. Gabrielsson, M. Linder, T. Marinado, T. Brinck, A. Hagfeldt, L. Sun, J. Mater. Chem. 2009, 19, 7232.
28. J.-Y. Kim, K. J. Lee, S. H. Kang, J. Shin, Y.-E. Sung, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 19979.
29. D. H. Chen, F. Z. Huang, Y. B. Cheng, R. A. Caruso, Adv. Mater. 2009, 21, 2206.
30. D. Chen, L. Cao, F. Huang, P. Imperia, Y.-B. Cheng, R. A. Caruso, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4438.
31. F. Sauvage, D. Chen, P. Comte, F. Huang, L.-P. Heiniger, Y.-B. Cheng, R. A. Caruso, M. Graetzel, ACS Nano 2010, 4, 4420.
32. D. Chen, F. Huang, L. Cao, Y.-B. Cheng, R. A. Caruso, Chem. Eur. J. 2012, 18, 13762.
33. Crystallite sizes were calculated via the Scherrer equation and averaged over the 6 most intense diffraction peaks. A shape factor of 0.9 was assumed and the diffractograms were corrected for instrumental broadening.
34. S. Ito, P. Liska, P. Comte, R. Charvet, P. Pechy, U. Bach, L. Schmidt-Mende, S. M. Zakeeruddin, A. Kay, M. K. Nazeeruddin, M. Graetzel, Chem. Commun. 2005, 4351.
35. J. Ferber, J. Luther, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1998, 54, 265.
36. S. Hore, P. Nitz, C. Vetter, C. Prahl, M. Niggemann, R. Kern, Chem. Commun. 2005, 2011.
37. I. G. Yu, Y. J. Kim, H. J. Kim, C. Lee, W. I. Lee, J. Mater. Chem. 2010, 21, 532.
38. Y. Chen, F. Huang, D. Chen, L. Cao, X. L. Zhang, R. A. Caruso, Y.-B. Cheng, ChemSusChem 2011, 4, 1498.
39. C. F. Bohren, D. R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles, John Wiley & Sons, Inc., Weinheim 1983.
40. G. Kron, U. Rau, M. Durr, T. Miteva, G. Nelles, A. Yasuda, J. H. Werner, Electrochem. Solid-State Lett. 2003, 6, E11.
41. C. Law, O. Moudam, S. Villarroya-Lidon, B. O'Regan, J. Mater. Chem. 2012, 22, 23387.
42. M. Durr, G. Kron, U. Rau, J. H. Werner, A. Yasuda, G. Nelles, J. Chem. Phys. 2004, 121, 11374.
43. N. Papageorgiou, C. Barbe, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4156.
44. L. Kavan, J.-H. Yum, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, ACS Nano 2011, 5, 9171.
45. H. N. Tsao, R. Humphry-Baker, A. Yella, L. Steier, M. Grätzel, unpublished.
46. A. J. Bard, L. R. Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Inc., New York 2001.
47. Y. Ma, C. X. Zhao, L. L. Deng, H. Yan, S. S. Chen, G. Xu, Electrochim. Acta 2013, 102, 127.
48. 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, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19191.
49. B. C. O'Regan, J. R. Durrant, P. M. Sommeling, N. J. Bakker, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14001.
50. M. Marszalek, F. D. Arendse, J. D. Decoppet, S. S. Babkair, A. A. Ansari, S. S. Habib, M. Wang, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Adv. Energy Mater. 2013.
51. Y. Liu, J. R. Jennings, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Q. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3939.
52. J. Bisquert, D. Cahen, G. Hodes, S. Ruhle, A. Zaban, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8106.
53. P. Docampo, S. Guldin, U. Steiner, H. J. Snaith, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 698.
54. Q. Wang, Z. Zhang, S. M. Zakeeruddin, M. Gratzel, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7084.
55. E. P. Barrett, L. G. Joyner, P. P. Halenda, J. Am. Chem. Soc. 1951, 73, 373.