State of the art and future outlook on solid state electrolytes for dye sensitized solar cells

Abstract

Solceller brukes til å konvertere en av de mest rikelige, rene og fornybare energikilder, solenergi til brukbar strøm. Etter tiår med forskning forblir silisiumbaserte solceller en av de mest populære solcellene, med høy effektivitet og kontinuerlig nedgang i produksjonskostnader. Et rimelig alternativ, som bruker miljøvennlige, ikke-giftige, blyfrie og billige materialer, er fargesensibiliserte solceller (DSSC). DSSC-er med høyest ytelse bruker en flytende elektrolytt, men har problemer med langvarig stabilitet på grunn av lekkasje av elektrolytten. For å løse disse problemene og forbedre stabiliteten til DSSC-ene, ble elektrolytten erstattet med en faststoffleder kalt et hulltransportmateriale (HTM). Effektiviteten til disse cellene har imidlertid vært lav i lang tid, noe som har hindret deres kommersialisering. De siste årene har faststoff DSSC-er (ssDSSC) forbedret seg, og deres effektivitet er nå nesten lik deres flytende motparter. Til tross for den forbedrede stabiliteten, er deres langsiktige stabilitet fortsatt ikke tilstrekkelig, noe som fortsatt er en av de store barrierene for kommersialisering. Her fremheves ssDSSC-er med høy effektivitet ved bruk av ulike HTM-er av høy kvalitet, og den langsiktige stabiliteten til disse cellene diskuteres, samt hvordan fremtiden for denne teknologien ser ut med tanke på kommersialisering og stabilitet.

Solar cells are used to harvest one of the most abundant clean and renewable energy source, solar power. After decades of research, silicon based solar cells remains as one of the most popular solar cells, boasting high performance and a continuous decline in production cost. A low cost alternative, using environmentally friendly, non-toxic, lead-free, and cheap materials is dye sensitized solar cells (DSSC). The DSSCs with the highest performance uses a liquid electrolyte, but has issues with the long term stability due to leakage of the electrolyte. To address these issues and improve the stability of the DSSCs, the electrolyte was replaced with a solid state conductor called a hole transporting material (HTM). The efficiencies of these cells however, remained low for a long period of time hindering their commercialization. In recent years, all solid-state DSSCs (ssDSSC) have improved, and their efficiency is now almost equal to their liquid counterparts. Despite the improved stability, their long-term stability is still not adequate which remains as one of the big barriers for commercialization. Here ssDSSCs with high efficiency using different state of the art HTMs are highlighted, and the long-term stability of these cells discussed and how the future of this technology looks in terms of commercialization and stability.