Sealing materials: encapsulation procedures and ageing tests for dye sensitized solar cells

During last few years Dye sensitized solar cells (DSCs) were intensively studied leading the researchers to achieve high photo to current conversion efficiencies. These values make closer the start of industrial production, but first there are still open points that mast be resolved before. Long term stability, sealing materials and procedures are among the most important. In the fist part of this work it was studied how to improve the cohesion characteristics of the most commonly used sealer in DSC application (Bynel) using material pre-treatments and new sealing procedures. It was also carried out a search campaign to find alternative encapsulating materials and it was demonstrated that UV curing technologies can be used in DSC sealing procedures without damaging the cell compounds. The last part of the thesis concerns the long term stability combining the time-dependence of electrical parameters of the devices to the electro-impedance analysis in order to provide a physical explanation of the degradation mechanism. Furthermore test point out the presence of a transient to be taken into account before evaluating cell performance.

Negl’ultimi anni le celle solari DSC sono state oggetto di studi approfonditi che hanno condotto i ricercatori ad ottenere alte efficienze di foto-conversione. Questi valori, senza dubbio, rendono più vicina la produzione industriale, ma prima di ciò ci sono ancora delle problematiche che devono essere risolte. I tempi di vita, i materiali e le procedure d’incapsulamento sono tra le più cruciali. Nella prima parte di questo lavoro di tesi si è studiato come migliorare le caratteristiche di coesione dell’incapsulante oggi più comunemente utilizzato nelle applicazioni DSC (Bynel), tutto questo utilizzando pretrattamenti e nuove procedure d’incapsulamento. È stata anche portata avanti una campagna di ricerca per individuare incapsulanti alternativi, in parallelo è stato anche dimostrato che la tecnologia UV curing può essere utilizzata nelle applicazioni di sigillatura delle celle DSC senza danneggiare le componenti della stessa. L’ultima parte dei questo lavoro riguarda la stabilità a lungo termine, lo studio è stato effettuato combinando la dipendenza temporale dei principali parametri elettrici del dispositivo con un’analisi di spettroscopia d’impedenza, questo per osservare e tentare di spiegare i meccanismi di degradazione. Inoltre i test hanno fatto emergere la presenza di un transitorio che senza dubbio dovrà essere preso in considerazione prima di valutare le prestazioni del dispositivo stesso.