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Enhancing Photovoltaic Performance with BaTiO3/MWCNTs Composite Photoelectrodes in Dye-Sensitized Solar Cells
Indexado
WoS WOS:001255039100001
Scopus SCOPUS_ID:85197884614
DOI 10.3390/CRYST14060489
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have attracted renewed research interest as a potential low-cost substitute for conventional silicon photovoltaics. This work aims to improve the photovoltaic performance of the DSSCs by incorporating multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) into the BaTiO3 photoelectrode. The pure BaTiO3 and BaTiO3/MWCNT nanocomposites were sensitized with N719 dye and fabricated into solar cell devices for testing. The structural characterization confirmed the successful formation of the nanocomposite with an optimal dispersion at 6% of MWCNT incorporation, beyond which agglomeration effects manifested. The optical analysis verified the modulation of defect states and bandgap engineering induced by the MWCNT network. The morphological studies revealed irregular nanoparticle clusters with embedded nanotubes. Solar cell testing under AM1.5G-simulated sunlight demonstrated a peak power conversion efficiency of 4.044% for 6% of MWCNT doping, constituting a 6-fold increment versus pure BaTiO3 (0.693%). It originated from the simultaneous enhancements in the open-circuit voltage and short-circuit current enabled by the favorable band structure alterations and percolation-assisted charge transport. However, further increasing MWCNT content deteriorated the device metrics, owing to emerging limitations like trapping. The rational integration of multi-walled carbon nanotubes with lead-free ferroelectric metal oxides can contribute to the development of emerging organic-inorganic hybrid solar platforms.

Revista



Revista ISSN
Crystals 2073-4352

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Disciplinas de Investigación



WOS
Materials Science, Multidisciplinary
Crystallography
Scopus
Materials Science (All)
Chemical Engineering (All)
Inorganic Chemistry
Condensed Matter Physics
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Bravo, Carlos Armando Polo - Univ Nacl Jorge Basadre Grohmann - Perú
1 Polo Bravo, Carlos Armando - Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - Perú
2 Osnayo, Brayan Yeraldyn Caceres - Univ Nacl Jorge Basadre Grohmann - Perú
2 Caceres Osnayo, Brayan Yeraldyn - Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - Perú
3 Garcia, Jesus Alfredo Chacaltana - Univ Nacl Jorge Basadre Grohmann - Perú
3 Chacaltana García, Jesús Alfredo - Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - Perú
4 Salas, Jesus Placido Medina - Univ Nacl Jorge Basadre Grohmann - Perú
4 Medina Salas, Jesús Plácido - Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - Perú
5 Gomez, Francisco Gamarra - Univ Nacl Jorge Basadre Grohmann - Perú
5 Gamarra Gómez, Francisco - Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - Perú
6 Muro, Hugo Alfredo Torres - Univ Nacl Jorge Basadre Grohmann - Perú
6 Torres Muro, Hugo Alfredo - Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - Perú
7 Cohaila, Alberto Bacilio Quispe - Univ Nacl Jorge Basadre Grohmann - Perú
7 Quispe Cohaila, Alberto Bacilio - Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - Perú
8 MANGALARAJA, RAMALINGA VISWANATHAN - Universidad Adolfo Ibáñez - Chile
Universidad Tecnológica Metropolitana - Chile
9 Sacari, Elisban - Univ Nacl Jorge Basadre Grohmann - Perú
Univ Privada Tacna - Perú
Universidad Privada de Tacna - Perú
Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - Perú

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Financiamiento



Fuente
Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann
DSSC
Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann through "Fondos del canon sobrecanon y regalias mineras"

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This research was funded by the Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann through "Fondos del canon sobrecanon y regalias mineras", approved by rectoral resolution N degrees 4516-2018-UN/JBG. With the project "Desarrollo de peliculas delgadas de nanotubos de carbono /TiO2paramejorar la eficiencia de celdas solares sensibilizadas por colorantes (DSSC)" and the Project "Determinacion de huellas digitalesopticas, de materiales solidos, liquidos y organicos mediante espectroscopia visible e infrarroja" approved by rectoral resolution N degrees 5854-2019-UN/JBG.
This research was funded by the Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann through \u201CFondos del canon sobrecanon y regalias mineras\u201D, approved by rectoral resolution N\u00B0 4516-2018-UN/JBG. With the project \u201CDesarrollo de pel\u00EDculas delgadas de nanotubos de carbono /TiO2 para mejorar la eficiencia de celdas solares sensibilizadas por colorantes (DSSC)\u201D and the Project \u201CDeterminaci\u00F3n de huellas digitales \u00F3pticas, de materiales s\u00F3lidos, l\u00EDquidos y org\u00E1nicos mediante espectroscopia visible e infrarroja\u201D approved by rectoral resolution N\u00B0 5854-2019-UN/JBG.

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