Studio delle proprietà ottiche di un fotoanodo nanostrutturato per celle fotovoltaiche

Long term stability is a primary problem for dye sensitized solar cells (DSSC). Water damage is one of the main degradation mechanism in such cells. In this work we present an innovative photoanode that, differently from traditional anodes, is also constituted by scattering nanoparticles that absorb water and improve light harvesting efficiency (LHE) as well. Diffused transmittance and reflectance measurements demonstrate that these particles efficiently diffuse light when dispersed in mesoporous TiO2. Moreover we developed a 4-flux model based software to study the best configuration to maximize light harvesting. Experimental measurements demonstrate that nanoparticles insertion leads to an enhancement in LHE, thus allowing a reduction of loaded dye at no cost of the cell performance.

La stabilità costituisce un problema primario per le celle fotovoltaiche dye sensitized (DSSC). Uno dei principali meccanismi di degrado è legato all’infiltrazione di acqua. In questo lavoro di tesi viene presentato un innovativo fotoanodo che si differenzia da quelli tradizionalmente utilizzati nei dispositivi DSSC per la presenza di nanoparticelle diffondenti in grado di assorbire acqua ed al contempo migliorare la raccolta di luce da parte del materiale attivo. Attraverso misure di riflettanza trasmittanza diffuse, è stato dimostrato che tali particelle disperse in un film di TiO2 mesoporoso sono in grado di diffondere efficacemente la radiazione. Abbiamo anche sviluppato un software basato sul modello a 4-flussi con l’obiettivo di studiare la migliore configurazione per massimizzare il light harvesting del materiale attivo. Misure sperimentali dimostrano che l’inserimento delle nanoparticelle assorbenti permette di migliorare l’efficienza di raccolta della luce, permettendo in questo modo un minore utilizzo di colorante a pari prestazioni.