Effect of TiO2 Layers Thickness Inhomogeneity on Transport of Charge Carriers in Disperse Dye Solar Cells

Abstract

Diffusion transport in a nanocrystalline TiO2 layer of a solar cell with dye for various values of the dispersion of the thickness of a TiO2 layer was studied. A model of the transport, which considers the influence of the dispersion of the thickness of a TiO2 layer on the total response of the electrolyte/TiO2/FTO system under pulse laser irradiation, is developed. In the model, the motion of charge carriers through such a TiO2 layer is described as a motion through the system of parallel TiO2 links with various lengths. In the presence of the dispersion of the thickness of a TiO2 layer described by the Gauss function, the coefficient of diffusion of charge carriers increases and the position of the diffusion peak shifts to shorter times as compared with the dispersionless case. The dispersion of the coefficient of diffusion for specimens with a distribution over thicknesses measured with a profilometer was calculated.

Досліджений дифузійний перенос у нанокристалічному шарі TiO2 сонячної батареї з барвником для різних значень дисперсії товщини шару TiO2. Розроблено модель транспорту, в якій розглядається вплив дисперсії товщини шару TiO2 на загальний відгук системи електроліт/TiO2/FTO при імпульсному лазерному опроміненні. У моделі рух носіїв заряду через такий TiO2 шар описаний як рух через систему паралельних TiO2 каналів з різною довжиною. При наявності дисперсії товщини TiO2 шару, що описується функцією Гауса, коефіцієнт дифузії носіїв заряду збільшується, а положення піку дифузії зміщується в діапазон більш коротких часів порівняно з бездисперсійним випадком. Розраховано дисперсію коефіцієнта дифузії для зразків з розподілом по товщині, виміряними профілометром.

Исследован диффузионный перенос в нанокристаллическом слое TiO2 солнечного элемента с кра- сителем при различных значениях дисперсии толщины слоя TiO2. Разработана модель переноса, учитывающая влияние дисперсии толщины слоя TiO2 на общий отклик системы электролита/TiO2/FTO при импульсном лазерном облучении. В модели движение носителей заряда через такой слой TiO2 описывается как движение через систему параллельных каналов TiO2 с различной длиной. При наличии дисперсии толщины слоя TiO2, описываемого функцией Гаусса, коэффициент диффузии носителей заряда увеличивается, а положение пика диффузии сдвигается в более диапазон более коротких времен по сравнению с бесдисперсионным случаем. Рассчитана дисперсия коэффициента диффузии для образцов с распределением по толщинам, измеренными с помощью профилометра.