Optimalisatie van Dye Sensitized Solar Cells 

Het hele PWS is te downloaden helemaal bovenaan de pagina.

Voorwoord

Duurzaamheid en milieuvervuiling zijn veelbesproken nieuwsonderwerpen. Het broeikaseffect zal niemand ontgaan zijn, evenals het feit dat het einde van onze voorraad aan fossiele brandstoffen langzaam maar gestaag in zicht komt. Hierdoor wordt er harder dan ooit gewerkt aan de overstap naar duurzame energiebronnen. Zo zijn ook steeds meer grote bedrijven, zoals IKEA, Unilever en Nike, openlijk bezig met duurzaamheid in hun productielijn.[1] 

Om jongeren met het duurzaamheidsprobleem in aanraking te laten komen heeft het Centrum jongerenCommunicatie Chemie ( C3 ) de wedstrijd “Imagination at Work – Research & Innovation” opgezet.[2] Dit verslag is geschreven als deel van het onderzoek dat hoorde bij onze deelname aan deze wedstrijd. 

Dit onderzoek is uitgevoerd op de Universiteit van Amsterdam.

Samenvatting

Ons onderzoek richt zich op het verbeteren van de dye sensitized solar cell (DSSC). Een innovatief soort zonnecel die werkt met een met elektronen geladen kleurstof. Het verbeteren van deze zonnecel kan bijdragen aan het oplossen van het energieprobleem. In ons onderzoek hebben we gekeken naar de oplosbaarheid van molybdeen en wolfraam in verschillende oplossingen, met als doel de effectiviteit en het rendement van de zonnecel te verbeteren. Dit hebben we gedaan door het molybdeenmolecuul in de verschillende oplosmiddelen op te lossen en de oplosbaarheid te berekenen bij de twee beste oplosmiddelen. Dit hebben we ook gedaan voor het wolfraammolecuul.  Vervolgens hebben we de twee beste oplosmiddelen getest in de zonnecel. Uit ons onderzoek is gebleken dat Dimethylformamide (DMF) het beste oplosmiddel is, maar dit oplosmiddel werkt niet in een DSSC. Dit komt door de manier waarop DMF aan de kleurstof bindt. Doordat het oplosmiddel DMF niet toepasbaar is in de dye sensitized solar cell draagt het onderzoek nu nog niet bij aan het oplossen van een duurzaamheidsvraagstuk maar kan dit wel gebeuren na eventuele vervolgonderzoeken. 

Introductie

Duurzaamheid

“Duurzame ontwikkeling is ontwikkeling die aansluit op de behoeften van het heden zonder het vermogen van toekomstige generaties om in hun eigen behoeften te voorzien in gevaar te brengen.” Dit is volgens de VN-commissie de definitie van duurzaamheid. Om hier een duidelijk beeld bij te geven heeft de Verenigde Naties zeventien Sustainable Development Goals of SDG’s opgesteld (zie figuur 1).  Dit zijn de doelen betreffende duurzame ontwikkeling die de Verenigde Naties in 2030 gehaald wil hebben. Het onderzoek dat beschreven is in dit verslag, heeft betrekking op het zevende doel, Affordable and Clean Energy en het dertiende doel, Climate Action. Het overkoepelende onderzoek naar fotovoltaïsche systemen (Photovoltaics) en kleurstof gevoelige zonnecellen, waar ons experiment deel van uitmaakt, zal uiteindelijk namelijk een goede, milieuvriendelijke stroombron opleveren. Na verder onderzoek zouden deze zonnecellen een aannemelijke oplossing kunnen vormen voor de (toekomstige) energiecrisis.[3] [4] 

Achtergrondinformatie DSSC’s 

De Dye Sensitized Solar Cell, of DSSC, is een innovatief soort zonnecel die werkt aan de hand van een met elektronen geladen kleurstof. Deze kleurstof zit op een poreus halfgeleidend Tin(IV)oxide-substraat, dat op zijn beurt weer op een elektrode zit. Als er licht op de kleurstof valt, vindt er een Fotovoltaïsch proces plaats. Dit betekent dat er door de energie van het licht een elektron in de aangeslagen toestand raakt. Deze elektron zal hierna door een potentiaalverschil de vloeistof in gaan, waardoor hij een “gat” in de kleurstof achterlaat. In de vloeistof zal de elektron door middel van een redoxreactie het I3- complex afbreken tot 3 losse negatief geladen jodide atomen. Deze atomen willen echter liever samen een molecuul vormen, en zullen dus doorreageren tot ze weer terug in het I3--complex zitten. Hierbij zullen ze de elektron weer afstaan, maar dit keer aan de tweede elektrode, die in verbinding staat met de eerste.[5] (Tijmen Bakker, UvA, 6-11-2018). Dit proces staat schematisch weergegeven in figuur 2. 

Een geschikt oplosmiddel werd gezocht voor de moleculen wolfraam met de molecuulformule W6O192- [TBA]2 en molybdeen met de molecuulformule Mo6O192- [TBA]2. Dit zijn beide Polyoxometalates, kortweg POM, wat betekent dat ze een centraal zuurstofatoom hebben, waar de metaalatomen omheen zitten. Bij zowel W6O192- [TBA]2 en Mo6O192- [TBA]2 zijn dit zes metaalatomen. Hieromheen en tussen zitten bij een POM ook nog zuurstofatomen, bij beide in totaal 19. Dit leidt tot een structuur die er uitziet als in figuur 3.  

Hoewel het rendement van een DSSC over het algemeen niet groter is dan dat van de conventionele zonnecel, heeft een DSSC een aantal beduidende voordelen. Zo presteert deze beter onder hoge temperaturen, is het (nu alleen nog in theorie) mogelijk om deze buigbaar te maken en is het fabriceren beduidend goedkoper en minder belastend voor het milieu.[6] Daarnaast is uit onderzoek gebleken dat DSSC’s ook werken onder minder lichte omstandigheden. Terwijl de oude zonnecellen alleen werken onder direct zonlicht, leveren kleurstof gevoelige cellen ook stroom onder zwak licht, en zelfs onder licht zonder ultraviolette straling.[7] Dit betekent dat de cellen bijvoorbeeld toegepast zouden kunnen worden als continue opladers van apparaten als laptops of mobiele telefoons, die ook binnenshuis werken.  

De eerste grootschalige toepassing van de DSSC’s is de façade van een van de campusgebouwen van de EPFL in Zwitserland in 2013 [8], zoals te zien in figuur 4. HIerbij werd gebruik gemaakt van de transparantie van de cellen.  

Probleemstelling 

Hoewel het idee van halfgeleidende kleurstoffen niet van recente datum is (de eerste notie hiervan is in een kort artikel door J. Moser in 1887) [9], is de DSSC nog steeds in ontwikkeling. Dit betekent dat er in de praktijk op verschillende vlakken problemen opduiken.  

Zo wordt er al jaren onderzoek gedaan naar de dye, of kleurstof, die in de cel aangebracht moet worden voor het hoogste rendement. Het ontwikkelen van deze kleurstoffen kan maanden tot jaren duren vanwege het feit dat er maar weinig stoffen zijn die een continue fotostimulatie-reactie-regeneratie cyclus hebben. Dit betreft de cyclus van het in een aangeslagen toestand raken van (een van) de elektronen, tot en met het punt waarop de elektron terugkeert naar de kleurstof.[10]  

Een ander probleem, met negatief effect op het rendement van de DSSC, is de Joodoplossing die gebruikt wordt in de redoxreactie in de cel nadat een elektron is aangeslagen door het licht dat er op is gevallen. Het energieverschil tussen de aangeslagen elektron en de energie die nodig is voor de redoxreactie is groter dan het verschil tussen de aangeslagen toestand en de benodigde energie om direct terug te springen naar de kleurstof. Het kost de elektron dus meer energie om het volledige circuit rond te gaan en een stroom te laten lopen, dan om onmiddellijk weer een toestand terug te springen en terug de kleurstof in te gaan. Het doorlopen van de cyclus gebeurt hierdoor maar bij zo’n 1 op de 1000 elektronen. (Tijmen Bakker, UvA, 6-11-2018). 

Uit eerdere onderzoeken is gebleken dat wolfraam- en molybdeenstructuren een hoger voltage opleveren dan jood. Deze moleculen lossen echter factoren slechter op dan jood in het standaard oplosmiddel (acetonitril), wat betekent dat je voor hetzelfde resultaat veel meer oplosmiddel nodig hebt, leidend tot hoge kosten en zeer dikke zonnecellen. Met dit onderzoek is geprobeerd een beter oplosmiddel te vinden voor wolfraam en molybdeen. 

Onderzoeksvraag 

Doel van ons onderzoek was de effectiviteit en het rendement van een DSSC verbeteren.  Het I3--complex door een molybdeen of wolfraam gebaseerd complex vervangen zou een mogelijke oplossing kunnen zijn. Uit eerdere onderzoeken is gebleken dat deze stoffen, met name wolfraam, een hoger rendement opleveren dan Jodide. Het probleem met deze complexen is dat ze slecht oplosbaar zijn. Ons onderzoek richtte zich daarom op het vinden van een geschikt oplosmiddel voor het wolfraammolecuul, aan de hand van de oplosbaarheid van het molybdeenmolecuul, vanwege de gelijkenis in structuur tussen deze moleculen. 

Onze onderzoeksvraag luidt als volgt: “Wat is het beste in een DSSC toepasbaar oplosmiddel voor het oplossen van het wolfraamcomplex?”
De deelvragen die we hebben geprobeerd te beantwoorden zijn:

• Wat is de oplosbaarheid van het molybdeencomplex in verschillende oplosmiddelen?
• Wat is de oplosbaarheid  van het wolfraamcomplex in verschillende oplosmiddelen?
• Zijn de oplosmiddelen met de beste oplosbaarheid voor het molybdeencomplex en het wolfraamcomplex toepasbaar in een Dye Sensitized Solar Cell? 

Hypothese 

DMF zal vanwege zijn structuur het best toepasbare oplosmiddel zijn voor het molybdeencomplex. Aangezien het wolfraamcomplex qua structuur veel lijkt op het molybdeencomplex zal de oplosbaarheid van het wolfraamcomplex ongeveer hetzelfde zijn als de oplosbaarheid van het molybdeencomplex.  DMF zal ook geschikt zijn als oplosmiddel in de Dye Sensitized Solar Cell. Dit verwachten we omdat het een polair aprotisch middel is, en een hoge diëlektrische constante en een lage vluchtigheid heeft. Dit maakt het een zeer goed oplosmiddel voor een groot aantal stoffen. 

Materiaal en methode

Stoffen 

De op te lossen moleculen: 

• Wolfraamcomplex (W6O192- [TBA]2) 

• Molybdeencomplex (Mo6O192- [TBA]2) 

De oplosmiddelen: 

1. Water (H2O) 
2. Ethanol (Ethyl Alcohol C2H5OH) [11] 
3. Dioxaan (1,4-dioxaan C4H8O2) [12] 
4. Hexaan (C6H14) 
5. Tolueen (methylbenzeen C6H5CH3) [13] 
6. Ether (dimethylester C3O3H6) [14] 
7. THF (Tetrahydrofuraan C4H8O) [15] 
8. Aceton (propanon C3H6O) [16] 
9. Acetonitril (CH3CN) [17] 
10. DCM (dichloormetaan CH2Cl2) [18] 
11. Chloroform (trichloormethaan CHCl3) [19] 
12. DMF (Dimethylformamide C3H7NO) [20]

Materialen 

• Oplosmiddelen 1-13 
• Reageerbuizen 
• Reageerbuisrekje 
• Poederspatel 
• W6O192- [TBA]2 
• Mo6O192- [TBA]2 
• Weegschaal (gram op 4 decimalen nauwkeurig) 
• Microliterpipet ingesteld op 50 µL 
• Geprepareerde DSSC testcel zonder vloeistof 
• Handschoenen 
• Marker 

Methode 

(Let op: Werk vanwege veiligheidsredenen gedurende het gehele experiment in een zuurkast.) 

Eerste bepaling (zonder schudden)

1. Noteer de nummers 1-13 op de reageerbuisjes met een marker. 
2. Plaats de reageerbuisjes in een reageerbuisrek. 
3. Doe met de poederspatel een paar korrels Mo6O19 [TBA]2 in 13 reageerbuisjes. 
4. Voeg aan iedere reageerbuis ongeveer evenveel van het oplosmiddel toe dat correspondeert met het nummer op het reageerbuisje (1-13). 
5. Laat een paar minuten staan en noteer de waarnemingen. 

Eerste bepaling (met schudden)

1. Neem eerder gevulde reageerbuizen 1-13. 
2. Schud de reageerbuizen één voor één gedurende 10 seconden goed. (Met handschoenen aan en duim op de opening.) 
3. Noteer waarnemingen. 

(Let op: Werk bij de volgende bepalingen alleen verder met de oplosmiddelen die tijdens de eerste bepaling in de vloeistof waren opgelost.) 

Tweede bepaling 

1. Weeg met de weegschaal een paar kristallen van het Mo6O19[TBA]2 af per reageerbuis. 
2. Pipetteer hierin steeds 50 µL van het met het nummer van de reageerbuis overeenkomende oplosmiddel, tot het Mo6O19 [TBA]2 helemaal is opgelost. (Dit oplossen kan even duren, dus even wachten en voorzichtig schudden per 50 µL is verstandig.) Noteer de hoeveelheid oplosmiddel die toegevoegd is per reageerbuis (aantal keer toegevoegd x 50 µL). 

Derde bepaling

1. Weeg met de weegschaal een kleine hoeveelheid van het W6O19 [TBA]2 af per reageerbuis. 
2. Pipetteer hierin steeds 50 µL van het met het nummer van de reageerbuis overeenkomende oplosmiddel, tot het W6O19 [TBA]2 helemaal is opgelost. (Dit kan even duren, dus even wachten en voorzichtig schudden per 50 µL is verstandig.) Noteer de hoeveelheid oplosmiddel die toegevoegd is per reageerbuis (aantal keer toegevoegd x 50 µL). 

Controleren werking oplosmiddel in DSSC

1. Giet het te controleren oplosmiddel in een Dye Sensitized Solar Cell. 
2. Laat de cel enkele minuten rusten. 
3. Controleer of de kleurstof niet loslaat (in het geval dat dit wel zo is zal het oplosmiddel de kleur van de kleurstof krijgen). 
4. Als de kleurstof niet loslaat, controleer dan of de cel nog werkt door hem aan te sluiten op een stroomkring. 

Resultaten 

Tabel 1

Oplosbaarheid van het molybdeencomplex in verschillende oplosmiddelen zonder schudden 

Oplosmiddel	Molybdeen na toevoegen
Water	drijft, lost niet op.
Ethanol	blijft op de bodem, lost niet op.
Dioxane	blijft op de bodem, lost niet op.
Hexane	blijft op de bodem, lost niet op.
Toluene	blijft op de bodem, lost niet op.
Ether	blijft op de bodem, lost niet op.
THF	blijft op de bodem, lost niet op.
Aceton	blijft op de bodem, lost niet op.
Acetonitril	blijft op de bodem, lost niet op.
DCM	blijft op de bodem, lost niet op.
Chloroform	blijft op de bodem, lost niet op.
DMF	blijft op de bodem, lost niet op.

 

Uit onze resultaten is gebleken dat het molybdeencomplex in geen van de oplosmiddelen oplost zonder geschud te hebben.

Tabel 2

Oplosbaarheid van het molybdeencomplex in verschillende oplosmiddelen na schudden 

Oplosmiddel	Molybdeen na toevoegen
Water	zinkt deels, lost niet op.
Ethanol	blijft op de bodem, lost niet op.
Dioxane	blijft op de bodem, lost niet op.
Hexane	blijft op de bodem, lost niet op.
Tolueen	blijft op de bodem, lost niet op.
Ether	blijft op de bodem, lost niet op.
THF	blijft op de bodem, lost niet op.
Aceton	lost deels op, de oplossing kleurt lichtgeel.
Acetonitril	lost deels op, de oplossing kleurt lichtgeel.
DCM	blijft op de bodem, lost niet op.
Chloroform	blijft op de bodem, lost niet op.
DMF	lost volledig op, de oplossing kleurt geel.

 

Uit de resultaten na het schudden blijkt dat het molybdeencomplex in zowel aceton als acetonitril ietwat oplost en dat het molybdeencomplex het beste oplost in DMF. Er is vanaf hier dus ook alleen verder gewerkt met DMF en acetonitril. Aangezien acetonitril en aceton qua structuur en eigenschappen sterk op elkaar lijken en DMF de moleculen beduidend beter oploste is besloten aceton achterwege te laten. 

Tabel 3

Bepaling van de benodigde hoeveelheid oplosmiddel voor het molybdeencomplex 

Oplosmiddel	Aantal keer gepipetteerd	Toegevoegde hoeveelheid oplosmiddel
DMF	5	250 µL
Acetonitril	9	450 µL

 

Hieruit blijkt dat Mo6O19 [TBA]2 beduidend beter oplost in DMF dan in acetonitril. 

Tabel 4

Bepaling van de benodigde hoeveelheid oplosmiddel voor het wolfraamcomplex 

Oplosmiddel	Aantal keer gepipetteerd	Toegevoegde hoeveelheid oplosmiddel
DMF	5	250 µL
Acetonitril	11	550 µL

 

Uit de laatste bepaling blijkt dat W6O19 [TBA]2 net zoals Mo6O19 [TBA]2  beter oplost in DMF dan in acetonitril. 

Tabel 5

Controleren werking oplosmiddel in DSSC 

Oplosmiddel	Breekt kleurstof af
DMF	Ja
Acetonitril	Nee

 

Na het toevoegen van de DMF-oplossing in de testcel bleek dat in dit oplosmiddel de kleurstof wordt afgebroken. Hierdoor kleurde de vloeistof oranje-roze.   

Na het toevoegen van de acetonitril oplossing in de testcel (figuur 7) bleek dat in dit oplosmiddel de kleurstof niet wordt afgebroken. De vloeistof verkleurde dus niet. 

Berekeningen  

Molybdeencomplex

In acetonitril:

Molaire massa Mo6O19 [TBA]2 = 1364,68 g mol-1 [21] 

Afgemeten gewicht Mo6O19 [TBA]2 = 0,0052 g 

Toegevoegde hoeveelheid acetonitril (CH3CN) = 450 µL 

0,0052 g / 450 µL = 0,01155 g mL-1 = 11,55 g L-1 

In DMF:

Molaire massa Mo6O19 [TBA]2 = 1364,68 g mol-1 

Afgemeten gewicht Mo6O19 [TBA]2 = 0,1009 g 

Toegevoegde hoeveelheid DMF (C3H7NO) = 250 µL 

0,1009 g / 250 µL = 0,4086 g mL-1 = 408,6 g L-1 

Tabel 6: Oplosbaarheid van Mo6O19 [TBA]2 

Oplosmiddel	Oplosbaarheid
Acetonitril	0,0085 M
DMF	0,299 M

Wolfraamcomplex 

In acetonitril: 

Molaire massa W6O19 [TBA]2 = 1891,96 g mol-1 [22] 

Afgemeten gewicht W6O19 [TBA]2 = 0,0072 g 

Toegevoegde hoeveelheid acetonitril (CH3CN) = 550 µL 

0,0072 g / 550 µL = 0,01309 g mL-1 = 13,09 g L-1 

In DMF: 

Molaire massa W6O19 [TBA]2 = 1891,96 g mol-1 

Afgemeten gewicht W6O19 [TBA]2 = 0,0900 g 

Toegevoegde hoeveelheid DMF (C3H7NO) = 250 µL 

0,0900 g / 250 µL = 0,3600 g mL-1 = 360,0 g L-1 

 

 Tabel 7: Oplosbaarheid van W6O19 [TBA]2 

Oplosmiddel	Oplosbaarheid
Acetonitril	0,0069 M
DMF	0,190 M

Conclusie 

Tijdens ons onderzoek hebben we de oplosbaarheid van het molybdeen- en wolfraamcomplex in verschillende oplosmiddelen bepaald. Uit onze resultaten is gebleken dat het molybdeencomplex het beste oplost in DMF, met een oplosbaarheid van 0,299 M. Het molybdeencomplex lost het op één na beste op in het oplosmiddel acetonitril met een oplosbaarheid van 0,0085 M. Dit is veel minder dan de oplosbaarheid in DMF. DMF is dus duidelijk het beste oplosmiddel voor het molybdeencomplex.
Voor het wolfraamcomplex geldt ook dat de oplosbaarheid in DMF (0,190 M) een stuk hoger is dan die in acetonitril (0,0069 M.) Het molybdeencomplex lost beter op in zowel DMF als acetonitril dan het wolfraamcomplex.
Bij het testen van de oplosmiddelen in de DSSC bleek dat acetonitril de kleurstof in de zonnecel niet afbreek terwijl DMF dat wel doet. Acetonitril is dus een bruikbaar oplosmiddel in een DSSC en DMF is niet te gebruiken in een DSSC.
Hoewel DMF een beter oplosmiddel is voor het wolfraamcomplex is acetonitril het beste in een DSSC toepasbare oplosmiddel voor het wolfraamcomplex.  

Discussie 

In ons onderzoek hebben we gewerkt met drie bepalingen. Voor de eerste bepaling hebben we eerst een onbepaalde hoeveelheid van het molybdenum complex in verschillende oplosmiddelen gedaan en gekeken of het molecuul oploste. Bij de tweede bepaling hebben we   van de beste twee oplosmiddelen de exacte oplosbaarheid van het molybdeen en wolfraam molecuul bepaald. Als derde bepaling hebben we getest of de oplosmiddelen werken in een DSSC.
We hebben voor dit werkplan gekozen omdat je met de eerste bepaling al erg efficiënt en eenvoudig een groot deel van de oplosmiddelen kunt elimineren. Met de tweede en derde bepaling hebben we verder eenvoudig correcte antwoorden op onze onderzoeksvragen kunnen vinden.
Ons werkplan is effectief gebleken voor het beantwoorden van onze onderzoeksvragen.  

Uit ons onderzoek is gebleken dat DMF het beste oplosmiddel is voor het molybdeencomplex.. Dit komt waarschijnlijk door het polaire aprotische karakter van DMF. Doordat DMF een C-N en een dubbelgebonden O bevat is DMF een polair oplosmiddel. Doordat het geen N-H of O-H bindingen bevat is het een aprotisch oplosmiddel. DMF heeft verder een hoge diëlektrische constante en een lage vluchtigheid, wat het een zeer goed oplosmiddel voor verschillende stoffen maakt. Hierdoor kan een klein, kristalvormig molecuul als het molybdeen- of wolfraamcomplex makkelijk oplossen in DMF. Dit zorgt voor een erg hoge oplosbaarheid in DMF.[23]
Wel is het tegen onze verwachtingen in dat DMF niet werkt in de DSSC. Dit komt door de manier waarop de kleurstof bindt aan de halfgeleider. De door ons gebruikte DSSC gebruikt tin(IV)oxide als halfgeleider. De kleurstof bindt door middel van dubbelgebonden zuurstofgroepen aan deze halfgeleider. Doordat DMF ook een dubbelgebonden zuurstofgroep heeft, gaat DMF de competitie aan met de kleurstof om ook te binden aan de halfgeleider zodat de kleurstof gedeeltelijk loslaat. Als de kleurstof niet genoeg contact kan maken met de DSSC, is deze niet werkzaam.
Ook is het tegen onze verwachtingen in dat het molybdeencomplex bijna een factor drie beter oplost dan het wolfraamcomplex terwijl beide moleculen qua structuur erg op elkaar lijken. Dit is wellicht door het feit dat het wolfraamatoom minder sterkere en minder stabielere bindingen kan vormen met de buitenste zuurstofatomen . Hierdoor zouden de buitenste zuurstofatomen bij W6O19 [TBA]2 verder buiten het molecuul steken dan bij het molybdeencomplex. Dit zou betekenen dat het gehele molecuul groter is, en daardoor dus ook minder goed oplosbaar. 

Doordat het best geteste oplosmiddel niet werkt in een DSSC is het vooralsnog geen oplossing om een hoger voltage met een dye sensitized solar cell te bereiken. Op dit moment draagt ons onderzoek dus nog niet bij aan het duurzaamheidsvraagstuk. Wel zou dit onderzoek bij kunnen dragen aan het verbeteren van deze zonnecel als er met vervolgonderzoeken een manier gevonden wordt om DMF toch te kunnen gebruiken in een DSSC, waardoor er alsnog een hoger voltage bereikt kan worden.  

Bij dit onderzoek hebben we gekeken naar de oplosbaarheid van het molybdeencomplex in een aantal oplosmiddelen.We kunnen hierdoor niet met zekerheid zeggen dat DMF ook daadwerkelijk het beste oplosmiddel voor het molybdeencomplex is.. Door een vervolgonderzoek uit te voeren met meerdere oplosmiddelen wordt het onderzoek minder beperkt en is het mogelijk dat er een beter oplosmiddel gevonden wordt.

Vervolgonderzoeken

In ons experiment hebben we de oplosbaarheid van het molybdeen en wolfraamcomplex in verschillende oplosmiddelen getest. Doordat we maar met een kleine selectie getest hebben is ons onderzoek beperkt, voor een vervolgonderzoek is het dus raadzaam om het onderzoek uit te voeren met meerdere verschillende oplosmiddelen om een geschikter oplosmiddel voor de complexen te vinden.  

Een ander mogelijk vervolgonderzoek is het toepasbaar maken van DMF in een Dye sensitized solar cell. DMF is als oplosmiddel niet toepasbaar in een DSSC omdat het met zijn dubbelgebonden zuurstofgroep kan binden aan de halfgeleider en hierdoor een competitie aangaat met de kleurstof, waardoor de kleurstof loslaat. Als er via een onderzoek een andere kleurstof of halfgeleider gesynthetiseerd wordt, die niet bindt via dubbelgebonden zuurstofgroepen, zal de kleurstof niet loslaten wanneer het blootgesteld wordt aan DMF. Hierdoor zal DMF wel werken als oplosmiddel in een DSSC en zal er een efficiënte zonnecel gemaakt kunnen worden die bij kan dragen aan de oplossing van het duurzaamheidsvraagstuk.  

Een derde vervolgonderzoek is een onderzoek naar de reden waarom het molybdeencomplex beter oplost dan het wolfraamcomplex. Uit ons onderzoek blijkt dat het molybdeencomplex met bijna een factor drie beter oplost dan het wolfraamcomplex. Met een onderzoek kan onderzocht worden hoe de oplosbaarheid van het wolfraamcomplex vergroot kan worden. Als de oplosbaarheid van het wolfraamcomplex vergroot kan worden, kan de effectiviteit van de DSSC vergroot worden en kan dit bijdragen aan het oplossen van het duurzaamheidsvraagstuk. 

Bronnen 

Afbeelding voorpagina: 

Solar cell guide, part 4 – Organic and Dye Sensitized solar cells 

Dricus 

Gepubliceerd op 24-9-2012  

https://sinovoltaics.com/solar-basics/solar-cell-guide-part-4-organic-and-dye-sensitized-solar-cells/  

 

Figuur 1: De Europese SDGs 

European Commission, International Cooperation and Development, The Sustainable Development Goals 

Geraadpleegd op 7-1-2019 

https://ec.europa.eu/europeaid/policies/sustainable-development-goals_en  

 

Figuur 2: Schematische weergave DSSC 

Mounir Alhamed, Ahmad S. Issa, A. Wael Doubal, STUDYING OF NATURAL DYES PROPERTIES AS PHOTO-SENSITIZER FOR DYE SENSITIZED SOLAR CELLS (DSSC), Journal of Electron Devices 16, 1370-1383(2012) 

Gepubliceerd op 12-12-12 

https://docplayer.net/28816849-Studying-of-natural-dyes-properties-as-photo-sensitizer-for-dye-sensitized-solar-cells-dssc.html  

 

Figuur 3: Ruimtelijk model POM 

A comprehensive comparison of transition-metal and actinyl polyoxometalates, May Nyman and  Peter C. Burns. 

Gepubliceerd op 13-6-2012 

https://pubs.rsc.org/de/content/articlelanding/2012/cs/c2cs35136f/unauth#!divAbstract  

 

Figuur 4: EPFL DSSC façade 

SwissTech Convention Centre, Ecublens Switzerland. 

Foto door Fotografie De Architectura. 

Gepubliceerd op 1-2-2015 

https://inspiration.detail.de/bericht-speerspitze-der-forschung-swisstech-convention-center-der-epfl-111843.html  

 

Figuur 5: Molybdeencomplex in verschillende oplosmiddelen 

Eigen foto 

Genomen 6-11-2018 

 

Figuur 6: Molybdeencomplex in DMF 

Eigen foto 

Genomen 6-11-2018 

 

Figuur 7: Geprepareerde testcel 

Eigen foto 

Genomen 6-11-2018 

 

[1] Voorwoord 

10 global companies that are environmentally friendly 

Care2, Virgin.com 

Geraadpleegd op 25-12-2018 

https://www.virgin.com/virgin-unite/10-global-companies-are-environmentally-friendly  

 

[2] Voorwoord 

Imagination at work, over imagination at work 

Centrum JongerenCommunicatie Chemie (c3) 

Geraadpleegd op 25-12-2018 

http://imaginationatwork.nl/wedstrijden/over-imagination-at-work/  

 

[3] Introductie, duurzaamheid 

The Future of Semiconductor Oxides in Next-Generation Solar Cells, Chapter 6, Dye-Sensitized Solar Cells 

Anders Hagfeldt & Nikolaos Vlachopoulos, Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne, Lausanne, Switzerland 

Gepubliceerd op 19-9-2017 

https://books.google.nl/books?id=1RZHDgAAQBAJ&pg=PA183&lpg=PA183&dq=continuous+photoexcitation-reaction-regeneration+cycling&source=bl&ots=hhBnrp_KIw&sig=sCmIOMgf4xk0DHae6SrZvb1A83U&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwjfrrCop9zfAhXIaVAKHZjDD1YQ6AEwBXoECAgQAQ#v=onepage&q&f=false  

 

[4] Introductie, duurzaamheid 

Dye Sensitized Solar Cells: Tool to Overcome the Future Energy Crisis, Journal of Environmental Analytical Chemistry 

Suvardhan Kanchi, Deepali Sharma and Krishna Bisetty, Department of Chemistry, Durban University of Technology, South Africa 

Gepubliceerd op 2-11-2014 

https://www.omicsonline.org/open-access/dye-sensitized-solar-cells-tool-to-over-come-the-future-energy-crisis-JREAC.1000e106.php?aid=36131  

 

[5] Introductie, Achtergrondinformatie DSSC’s 

Werking DSSC 

Wikipedia, DSC (zonnecel) 

Geraadpleegd 7-1-2019 

https://nl.wikipedia.org/wiki/DSC_(zonnecel)  

 

[6] Introductie, Achtergrondinformatie DSSC’s 

Werking DSSC 

Dye Sensitized Solar Cells 

Gcell.com 

Geraadpleegd op 7-1-2019 

https://gcell.com/dye-sensitized-solar-cells  

 

[7] Introductie, Achtergrondinformatie DSSC’s 

Werking DSSC onder zwak licht 

A STUDY OF DYE SENSITIZED SOLAR CELLS UNDER INDOOR AND LOW LEVEL OUTDOOR LIGHTING: COMPARISON TO ORGANIC AND INORGANIC THIN FILM SOLAR CELLS AND METHODS TO ADDRESS MAXIMUM POWER POINT TRACKING 

Nagarajan Sridhar and Dave Freeman, Texas Instruments. 

Publicatiedatum onbekend 

http://gcell.com/wp-content/uploads/Appendix-2-a_study_of_dssc_under_indoor_low_level_light_texas_instruments.pdf  

 

[8] Introductie, Achtergrondinformatie DSSC’s 

EPFL campus DSSC-façade 

EPFL’s campus has the world’s first solar window,  

Romande Energie / Mediacom 

Gepubliceerd 05-11-2013 

https://actu.epfl.ch/news/epfl-s-campus-has-the-world-s-first-solar-window/  

 

[9] Introductie, Probleemstelling 

Historie van DSSC’s  

Notiz über Verstärkung photoelektrischer Ströme durch optische Sensibilisirung, 

Monatsh. Chem. 8 (1888) 373 

1. Moser

Gepubliceerd in 1887 (exacte datum onbekend) 

https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01510059  

 

[10] Introductie, Probleemstelling 

Informatie Photovoltaics en continue fotostimulatie-reactie-regeneratie cyclus 

Dye-Sensitized Solar Cells, in The Future of Semiconductor Oxides in Next-Generation Solar Cells, Elsevier, Edited by Monica Lira-Cantu 

Anders Hagfeldt, Nikolaos Vlachopoulos, Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne Switzerland. 

Gepubliceerd 19-11-2017 

https://books.google.nl/books?id=1RZHDgAAQBAJ&pg=PA183&lpg=PA183&dq=continuous+photoexcitation-reaction-regeneration+cycling&source=bl&ots=hhBnrp_KIw&sig=sCmIOMgf4xk0DHae6SrZvb1A83U&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwjfrrCop9zfAhXIaVAKHZjDD1YQ6AEwBXoECAgQAQ#v=onepage&q&f=false  

 

[11] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule Ethanol 

Wikipedia, Ethanol 

Geraadpleegd 29-10-2018 

https://nl.wikipedia.org/wiki/Ethanol  

 

[12] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule Dioxaan 

Wikipedia, 1,4-dioxaan 

Geraadpleegd 29-10-2018 

 https://nl.wikipedia.org/wiki/1,4-dioxaan  

 

[13] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule Tolueen  

Wikipedia, Tolueen 

Geraadpleegd 29-10-2018 

https://nl.wikipedia.org/wiki/Tolueen  

 

[14] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule Ether  

Wikipedia, Methylester 

Geraadpleegd 29-10-2018 

https://nl.wikipedia.org/wiki/Methylester  

 

[15] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule THF 

Wikipedia, Tetrahydrofuraan 

Geraadpleegd 29-10-2018 

https://nl.wikipedia.org/wiki/Tetrahydrofuraan  

 

[16] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule Aceton  

Wikipedia, Aceton 

Geraadpleegd 29-10-2018 

 https://nl.wikipedia.org/wiki/Aceton  

 

[17] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule Acetonitril  

Wikipedia, Acetonitril 

Geraadpleegd 29-10-2018 

https://nl.wikipedia.org/wiki/Acetonitril  

 

[18] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule DCM  

Wikipedia, Dichloromethane 

Geraadpleegd 29-10-2018 

https://en.wikipedia.org/wiki/Dichloromethane  

 

[19] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule Chloroform  

Wikipedia, Chloroform 

Geraadpleegd 29-10-2018 

https://en.wikipedia.org/wiki/Chloroform  

 

[20] Materiaal en Methode, Stoffen 

Structuurformule DMF  

Wikipedia, Dimethylformamide 

Geraadpleegd 29-10-2018 

https://nl.wikipedia.org/wiki/Dimethylformamide  

 

[22] Berekeningen, Molybdeen 

Molaire massa Mo6O19 [TBA]2 

Editors: De-Liang Long and Leroy Cronin 

Polyoxometalates, in Dalton Transactions issue 33, 2012 

http://www.chem.gla.ac.uk/cronin/media/papers/RosnesDT2012.pdf  

 

[23] Berekeningen, Wolfraam 

Molaire massa W6O19 [TBA]2 

Editors: De-Liang Long and Leroy Cronin 

Polyoxometalates, in Dalton Transactions issue 33, 2012 

http://www.chem.gla.ac.uk/cronin/media/papers/RosnesDT2012.pdf  

 

[21] Materiaal en Methode, Stoffen, Discussie 

Dimethylformamide (DMF)
Eastman
https://www.eastman.com/Pages/ProductHome.aspx?product=71103587