Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   10 ,  No.   3 June   2020 ,  pp.  2926 ~ 2933   IS S N:  20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v 10 i 3 . pp2926 - 29 33           2926       Journ al h om e page http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   Enh ancing DSS C conve rsio efficien cy by ozone - treated  TiO 2   ph otoanode and  optimu m CNT/ PDDA coun ter electr ode        Yo s hiki  Ku ro ka w a,  Dang T rang  Nguy e n, Ryot a Fujim oto , Koz Ta guchi   Depa rtment  o S ci en ce a nd  Enginee ring ,   R it sum ei kan   Univer sit y ,   Japa n       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   A pr   14 , 201 9   Re vised  N ov   2 3 ,   2019   Accepte Dec  6,   2019     The   conv ersion  eff iciency   of  d ye - sensitized  sol a ce l ls  (DS SC s)  depe nds  on   the   p erf orm ance   of  the  photoa no de  and   th coun te elec trod e.  In   thi s   pape r ,   UV - ozone   treat m ent   has  bee n   appl i ed  to  the  photoa node   to   cl e an  an d   inc re ase   the  h y d rophil icit y   of  the  pho toa nod e.  As   result,  the  d y e   adsorpti on   ca pa ci t y   w as  improved.   Also,   lo w - cost  m ult iwalled  c arb on  n ano tube   (CNT)   combined  wi th  p ol y   (di al l y l   d ime th y la m m onium  chl orid e)  (PD DA was  used   to  f abr icat e   the  count er   el e ct rod e.  Th e   CNT/PDD count er   ele ct rode   was   o pti m iz ed  to  m axi m iz it per form anc e .   B y   using  the   o zone - tr ea t ed   photoa node   and   opti m um   CNT /PDD count er   elec trode,  th conve rsion   eff iciency   has   in cre ase d   b y   about 64%.   Ke yw or d s :   CNT/PD D A   DS SC   Ele ct ro ph or esi s d e posit ion   Mult il ay er,    Ozone t reatm e nt    Copyright   ©   202 0   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Ko z o Tag uc hi   Dep a rt m ent o f El ect rical  an Com pu te E ng i neer i ng ,   Ri tsu m ei kan  Unive rsity ,   1 - 1 - 1 N oj i - hi ga sh i,  K us at su,  Sh iga , J a pa n.   Em a il ta gu chi@se. ritsum ei .a c.jp       1.   INTROD U CTION     Nowa days,   en vir on m ental   pr ob le m cause by   f os sil   f uels  hav e   bee e m erg in a r ound  t he   w or l d.   Re new a ble  en erg ie rep la ci ng   fossil   fu el - base e nergi es  are  ex pect ed  to  be  vital   so luti on   [1 3] .   Fo r   e xam ple,  wind  powe r,   hy dr a ulic  powe r,   s olar   po wer,   ge oth e rm al   po we r.  Am ong  them so la power  is   receive m or e   an m or at t ention.   S olar   cel ls  are   de vic es  that   c onvert   so la e ne rg y   int el ect ric   powe r.   The  pr im ary  com m ercial   so la cel is  sil ic on  ty pe,   wh ic produces  hi gh  co nversi on  eff ic ie ncy  bu high  pro du ct io c ost DS SC  was  i nv e nted  i 19 91  [ 4] w hich  ge ner al ly   co ns is ts  of   dye - se nsi ti zed  TiO 2   thin  fi l m   photo a node a el ect r olyt e,  and  c ounte el ect ro de T he   phot oa node  i usual ly   m ade  by  c oatin TiO 2   on   trans par e nt  f luorine - dope SnO 2   coate gl ass  (F T O) D SSC  has  s om e   adv a ntage suc as  lo pr oducti on   cost, less  to xic  m anu fact ur i ng,  and lig htwei ght  [5 7] .     The  c onversi on  ef fici ency  of  DSSC de pe nd on  the  qual it of   the  dy ed  TiO 2   photo a no de  an   the  cat al yt ic   act ivit of   the   counter   el ect rode.  The   ph otoa node  t hin - film   need to  be   in  good  qual it su ch     as  un if orm   t hick ness,  sm oo th   s urface  witho ut   crac ks,  a nd  high   hydro phil ic it y .   UV - oz one  t r eatm ent    (o z one  treat m e nt)  is   kn own   a m et ho f or   rem ov in org anic  m at te rs  and  im pr ov i ng  t he  hydro phil ic it of   su bst rates  [ 8,  9] O rganic   m at te rs  rem ai nin in  the   TiO 2   ph oto a node   i m ped the   dye  ads orpti on.   W it t he  oz one  treat m ent,  th hy drophili ci ty   of  the   TiO 2   phot oano de  is   im p rove by  form ing  f un ct i on al   gro up s   ( - CO O H, - C O O, - C O, - OH).   More ov e r,   plati nu m   (P t)  is  usual ly   util iz ed  to  fa br ic at th counter  el ect rode   of   DS SC due  to  it s   high  act ivit in  re dox - r eact io a nd  supe rior  el ect ro cat al yt ic  act ivit [10 12] Ne ve rthele ss,  Pt  is  a   ra re  m et a l   and  high  c os t   [ 13] T her e f ore,   lo w - c os s ub sti tute   m at e rial with   relat ively   com par able  perform a nce  a r e   need e d.  O ne  prom isi ng   al te r native  is  m ultiw al le ca rbo na no t ub e   (C NT),  wh ic ha ad va ntages  of  la r ge   su r face  ar ea,  high  el ect rical   cond uctivit y,  low  c os t,  a nd  chem ic al   st abili ty   [14 16] In   a dd it io n,  PDD A     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       En hancin g D SSC c on ver sio n ef fi ci ency b ozone - tre ated Ti O2 ph oto anod e and  ( Yo s hi ki  Kuro k aw a )   2927   (d ia ll yl   di m eth yl a m m on ium   chlo ride )   ha pro per ty   of   el ect r on - withdra wal  from   CNT.  Th eref or e ,   the  c om po sit of   CNT/P D DA  c ou l be   use to   im pr ove   the   pe rfor m ance  of  t he  c ounte el ect rode     in  D SSCs  [ 16] T he  pr es e nt  stu dy  is  f ocused   on  e nhanc i ng  the   c onve rsion  e ff i ci ency  of  the   DSSC    by  co nducti ng  ozone   trea t m ent  of   t he   TiO 2   photo a node   to  im pr ove   it s   dye  a dsor ptio ca pac it y,     and  opti m izing   the   CNT/ PDDA   c ounter  el ect rode.  In  the   previ ou s   stu dy we  ha ve  c onfirm ed  the   posit ive   ef fects  of   C N T/PDDA   c om bin at io on   t he  perform ance  of   t he  c ounter  el ect r od e   of   t he  DS S [16]   In this  pap e r , n ov el   res ults arc h ive d by opti m iz ing  the   CNT/ PDDA  cou nter  elec tro de  a re  presente d.       2.   RESEA R CH MET HO D     2.1.   M ateri als   P25  TiO pow der   (parti cl siz ~20   nm w as  purc hase f ro m   Aer osi Co.,   Ltd.  M ulti wall ed  CN T   coati ng  li quid   N 7006L   was   pu rch ase f r om   KJ  Sp eci al ty   Paper  C o.,   Ltd. w hich   co ntains   6.1   wt%   m ul ti wall ed  CNT  with  a a ver a ge  diam eter   of  9.5  nm  an le ngth   of  1.5   µm   [ 17] 96  wt%   et hanol ,   po ly et hyle ne   glyc ol  ( PE G,   aver a ge  m olecular  1500 ),   1.2 - dim et hyl - 3 - pro pylim idazoli um   iod ide,   tol uen e ,     and   acet on it ril wer purc ha sed  f ro m   W ak P ur C hem ical  Indu st ries  L td.  20  wt%  P DDA  s olu ti on,   Lil I 2   4 - te rt - buty lpyr idine,  a nd  MK dye  (2 - Cy an o - 3 - [ 5’’’ - (9 - et hyl - 9H - ca r baz ol - 3 - yl) - 3’, 3’’,3’ ’’,   4 - te tra - n - hex yl - [2,2’, 5’,2 ,5 ,2”’] - quarte rthioph e n - 5 - yl ]   acryl ic   aci d)   we re  pu rch as ed   from   Sigm a   Aldri ch  C o.  LLC .   Deio nized wat er  was purc has ed fr om  Mon ot aR O   Co ., Lt d .   All t he  c hem icals w ere   use d a s r ecei ve d.     2.2 .  F ab ri ca ting   th ph oto anode   Com par ed  to  oth e thin - film   coati ng   m et ho ds   su c as  s pin   c oatin [ 18] sputt erin [13] doct or -   blade  [19] el ect rophor e sis  deposi ti on  m e thod  (E PD)  ha the  ad va ntages  of   lo w - c os eq uip m ent,  shor t   depositi on  ti m e,  high  repr oducibili ty an con t ro ll able   th ic kn ess   [ 20] Ther e f or e,   in   t his  researc h,  E PD  wa s   util iz ed  to  fa br ic at bo th  the  photo a node a nd   c ounte el ect rodes.   T pr e par e   TiO 2   colloid  s olu ti on  f or   EP D,  0.2 g   P 25 p ow der  an 0.2 g  P EG  wer e   m ixed  in   40   m et ha no at   the  s pee of  70 r pm   fo r   24 h  b m agn et ic   sti rr er.  A al um inu m   plate   ( 20   ×   20  ×   m m and   an  FT gl ass  (20  ×   20   ×   1.8  m m wer us e as  t he  EP D   cat hode  a nd  E PD   a node r es pecti vely T he wer e   place in  par al le int the   pre par e TiO 2   s olu ti on  wit h   10   m m   distance  bet wee the   tw el ect rodes  as  s how in  Fig ur e   1.   A   c onsta nt  cu rr e nt  of  0.1 m from   curren s ourc (R6144,  A dvantest was  a ppli ed  to  the  t w el ect rodes.   T m ake  f our - la ye thin  film EPD  was  c onduct ed   four  tim es  with  25  e ach  ti m fo ll ow e by   60 o dr yi ng  for  60  s A fter  that,  the  as - fa bri cat ed  TiO 2   thin  fil m were  an nealed  by  an  el ect ric  f urna ce  ( SMF - 1,   Asone at   40 o (5   o C/ m in ute  heati ng  rate)     for  60   m inu te s.  Af te r   a nneal ing,  t he   ph oto a nodes   wer e   tre at ed  by  a   UV - ozone   cl eane r   (UV25 3E,  Fil gen)    with  treat in wav el e ng t at   185  nm   and   254  nm The   ozone   treat m e nt  ti m was  24  h.  Th thic kness  of    the ph oto a node s w as  abo ut 15  µm .           Figure  1.  EP D set up for fa br ic at ing  the  ph otoa node       In   DSSC   rese arch,  as  se ns it iz er  dyes,  ru t he niu m - based  dy es  are  usual ly   us ed  beca use   ru t hen i um   dyes  ca a bsor broa li ght   band;  as   res ult,  they   reali ze  hi gh  co nvers ion  ef fici ency.   H ow e ve r,   high - c ost   m at erial   and  e nv i ronm ental   ha zard s   a re  s ome   pro blem of  r uth e niu m - base dyes.   T her e f or e researc he r ha ve  been  try in to   fin lo w - c os a nd  en vir onm ental ly - fr ie nd ly   dy es  for  rep la ci ng  r uth e niu m - base dyes  [21 23] In   this  resea rc h,   orga nic  MK dye  was  use d,   wh ic is  an   env i ronm entally - fr ie ndly   dye The  se ns it iz er  dye  so luti on  c onsis te of  10  m MK2   dye  diss olv e i 108  m toluene.  T he  pr e pa red  TiO 2   phot oano des  we re   so a ked   in  t he  dye  so luti on  at   25   o C   f or   h.   Af te that,  t he ir  su r faces  were  rinse by  tol uen a nd  dei oniz ed   wa te c onti nuously . T hen, the  d ye d p hotoa node s were  dri ed  at   80  o C   in a   dr yi ng  oven  fo r 10 m inu te s.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , No 3 J une   2020     292 6   -   293 3   2928   2.3.   F ab ri ca ting   th co unt e r ele ctrode   To   fa br ic at the  c ounter   e le ct ro de a al umi nu m   plate   ( 40 × 20 × m m and  a FT glass     (40× 20 × 1.8   m m wer e   use as  the   E PD  a node   a nd  EP cat hode,  re sp e ct ively T he  t wo  el ect r od e wer e   se t     a m m   distance  as   s hown  in  Fig ure   2.   C on sta nt  from   power  s ource  (AD - 87 23D)  was  a pp l ie on     the  tw el ect rodes  a nd  EP ti m was  90  s First,  t he  c ount er  e le ct r od e   usi ng  only   CN ( CNT   coati ng  li qu id   was   us e direc tl for  EP D)  w as  f ab ricat ed.  Af te r   E PD  t he  as - fa br ic at e c ounter   el ect r ode  w as  dri ed   at   room   tem per at ur f or  24  h.   This  c ounter  el ect r od is  cal le the  CNT  c ounter  e le ct ro de Sec ond,  the  C NT/P DDA   co unte el ect r ode  wa fa br ic at ed.   T he  pr e parat ion   fl ow   of  the  CNT/P D D s olu ti on  use f or  EP is  s how in   Figure   3.   20   w t%   PDD s olut ion   was  dilute i deio nized   water  t obta in   wt%   P DDA   so l ution.  Af te r   that,  CNT  c oatin li qu i a nd  wt%  P DDA  s olu t ion   we re  m ixed  with  fi ve  dif f eren rati os   of  CNT/PD D A= 5~ 15 / to  obta in  fi ve   CNT/PD D so luti ons  for  cond ucting  E PD The  EP D   process  was   the  sam as   above.     T he  as - fa br ic a te CNT/P DDA  co unte el e ct rodes  we re  dr ie at   r oo m   tem per at ur f or   24  h.   T his  counter   el ect ro de   is  cal le CNT/P D D c ounter   el ect rodes.   T he  thic kn e ss  of  these  counter   el ect rodes  was  i the   range   of  10~ 13 µm .               Figure  2.   EP D set up for fa br ic at ing  the  c ount er elect r od e   Fig ure  3.   The   pr e par at io n flo w of  C NT/P D DA  so luti ons  us e d for  fabrica ti ng  CNT/PD D counter  elec tro des       2.4.  D SS  c on s truct i on   In  this   resea rc h,  we   us ed   t he   acet onit rile   so lve nt - base el ect ro ly te w hich   co ns ist ed   of  0.6   M     1.2 - dim et hyl - 3 - pro pylim idazoli um   iod ide 0.1  M   Lil ,   0.2   I 2 a nd  0.5   4 - te rt - buty lpyridi ne.   T he  DS SC   was  a ssem bled   us i ng  the   two  fa br ic at ed   el e ct rodes   a nd  t he   el ect ro ly te As  s how in   F igure  4 ,   m asking  ta pe   m ade  of  3M  t ape   (~  45  µm   thick ness)   wa cut   25   mm 2   square   hole ,   the n   a dh e red  to  t he   photo a node   su it able   am ou nt   of  the   el ect ro ly te   was   dr oppe d   on  the   act ive  a rea a nd  t he  co unte r   el ect rode   was   pu t   on   t op  of   this   a rea T wo  binder   cl ip wer e   us ed   t cl am the   cel f or  m easur e m ent.  I this   work,   we   fo c use on   fin ding  the   optim u m   con diti on s   of  the  ph oto a node   an counter   el ect r od e   f or  im pr ovin t he  c onve rsion   eff ic ie ncy  of   t he  DS SC.  To  s ave  ti m and   lowe the   cost  of   t his  resea rc h t he  D SSC  w as  m ade   fo short - ti m e   m easur em ent only .           Figure   4 .  DSS C   co ns tr uction   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       En hancin g D SSC c on ver sio n ef fi ci ency b ozone - tre ated Ti O2 ph oto anod e and  ( Yo s hi ki  Kuro k aw a )   2929   2.5.   C ha r ac te ri z at ion me thod   The  t hick ness   of  the   ph oto an ode  a nd  counter   el ect r od e   we re  m easur e by  ste gauge     (Br uk e D ekta kXT).  Th e   ph ot oanod e   surfac was  obser ved  by  sca nn i ng  elec tron   m ic rosco pe  (SEM Hita chi   S4300).  T he  a bs or ban ce  s pec trum   of   the  ph oto a node  was  m easur ed  by  a   sp ect r ophoto m et er  (S him adzu   U V - 3600) T he  op en - ci rc uit  vo lt age  (V oc ),  sho rt - ci rc uit  cu rr e nt  den sit (J sc ),   fill   facto ( FF) ,   a nd  c onve rsion   eff ic ie ncy  ( η )   of  the  fabrica te DS SC   we r m easur ed  w it s olar  si m ula t or   ( O AI  TriS OL)  sim ulati ng   the  s un li ght  ( AM1.5,   10 m W /cm 2 ).   For   each  e xperim ent,  four  sam ples  wer e   m eas ur e d,  an t he  aver a ge   resu lt   was  presented  i thi pa per.  Er r or  bar s   in  t he  pr ese nted   fig ures  we re  base on  t he  re sul ts  of   the m easur ed s a m ples.       3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS     3.1.    Ph oto ano de ch ara c teriz at i on   The  s urface  of  the  an nealed   TiO 2   thin  film   was  ob s er ved   by  S EM.  Fig ur e   sh ows  t he  s urf ace  of    the  f our - la ye TiO 2   thin  film Alm os no   crac was  obser ve on  the  sur face.  It  ha be en  pro ved  th at  m ul ti la ye EPD   m et ho c ould   sig nificant ly   i m pr ove  t he   qual it of  t hin  film s   [24 - 26] .   Fi gure  sho ws   the  photo  im ages  of  the   dye photo a node w it an with out   oz one  t reatm e nt.  The   photo a node   with   the   ozone   treatm ent  ha darker   c ol or   t han  the   ph oto a node  without   t he  o zo ne   treat m e nt.  In  oth er   words,   the  photo a node   with   the   ozone  t reatm ent  had   a dsor be m or e   dye  tha the  phot oano de   with out  the   oz one   treatm ent.  The   oz on e   treat m ent  rem ov e r e m ai nin orga nic  m a t te rs  an i m pr ove th hydro phil ic ity  of   the  ph oto a node   surface  and t he refor e  f aci li ta te d   the   ad sorpti on of   M K2  dye .               F igure  5.  A n S EM im age of  t he  s urface  of   the ph oto a node  after  a nneal in g     F igure  6.   The   photo i m ages of  the  d ye phot oano de s   with  the  o z one  treatm ent   (left)  and  without  th e o z on e   treatm ent   (r ig ht )       UV - vis   a bsor ba nce   sp ect ra  of   the   dyed   phot oano des   with   a nd  with ou t   the   ozone   treat m e nt  wer e   al s m easur ed A s   sh ow in  Fi gure  7,   MK dye  ena bled   vi sible  li gh ab so r ba nce  f or   t he  ph oto a node with    t he  m axi m u m   a bso rb a nce  obta ined   a rou nd  480   nm .   T he   ph oto a node   with  oz on e   tr eatm ent  had   a   bette   UV - v is  a bsor ba nce  s pectr um  in  the  range  of  40 0 - 800  nm   with  sig nifica nt ly   hig her  abs orba nce  a nd  la rg e r   sp ect r um Fr om   this  res ult,  it   can  be  c onfirm ed  that  t he  ozone  t reatm ent  can  im pr ove  t he  a bs or ba nc e   char act e risti c of the  ph oto a node.           Figure  7 U V - vi s ab s orba nce s pectra  of the  dy ed  ph oto a node s w it h   an d wit hout   the  o z one  treatm ent   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , No 3 J une   2020     292 6   -   293 3   2930   3.2.    C ounter   el ectrod e  opti mi z at ion   In  this   s ubsect ion ,   the   pe rform ance  of  var i ou s   c ounter   el ect rodes  i t he   DSSC   was  i nv e sti gated   All  ex per im ents  in  this  sec ti on   us ed   t he   photoa no des   without  ozone  treat m ent .   First,  the   C NT  a nd  CNT/PD D c ounter   el ect rod es  we re  c om par ed T he  m easur e phot ovoltai par am et ers  of  the  DSSC s   us in the  c ounter   el e ct rodes   m ade  of  CN T   a nd   C NT/PDD A   (C NT/PDD A = 10 :1)   are   li ste in  Table   1.  T he   D SS C   us in the  C NT  c ounter  el ect ro de  ge ne rated  2.78 %   conve rsion  eff ic ie ncy  whil the  DS S us in   the  CNT/P DDA  c ou nter  el ec tro de  ge ne rated  4.1 2 c onve rsion  ef fici enc y.  This  was  a bout  48%  im pr ovem ent.  This  im pr ovem ent w a s att rib ut ed  to t he   pr e se nce  of P DDA   i the  cou nter  e le ct ro de   [ 16 ]       Table  1.   Photo vo lt ai c pa ram e te rs   of t he DSS Cs m ade w it two   di ff e ren t t y pes of co unte r e le ct ro de s :  CN T   and CNT/P D D (C NT / P DDA= 10:1   Co u n ter  electrod e   Js c ( m A /c m 2 )   Vo c ( V )   FF ( %)   η  ( %)   CNT   1 0 .31   0 .67   4 0 .62   2 .78   C NT/PDD A   1 2 .82   0 .70   4 5 .64   4 .12       Seco nd,  the  optim iz at ion   of  the  CNT/P D DA   c ounter  el ect rode  was  i nvest igate d.  Fig ur e   sho ws    the  c onve rsion   ef fici ency  of  t he  DSSC   as   a   functi on  of  th e   CNT/P D DA   r at io.  As   the   rat io  was   va ried   fro m   5:1  to   15:1 t he   co nversi on  e ff ic ie ncies   we r 3.5 8,  3.75,  4.12,  3.4 8 ,   an 3.1 7 %,   re spe ct ively as  li s te i n   Table  2 .   T he  m axi m u m   conver si on  ef fici ency  was  ac hie ved  at   t he  rati of   CN T/PD DA = 10:1.   T he refor e ,     we use this  ra ti as the  opti m u m  r at io o t he  C NT/PDD c ounter  elec tro de.            Figure   8. The  c onve rsion e ff ic ie ncies of th DS SCs  u si ng  CNT/PD D c ounter  elec tro de s w it h dif fer e nt  CNT/PD D ra ti os . E rror ba rs  r e pr ese nt stan dard  de viati on       Table  2.   Photo vo lt ai c pa ram e te rs   of t he DSS Cs  us in CNT/ PDDA   co unte r  elec tro des   with  diff e re nt     CNT / PDD ra ti o s   C NT:PDD A   Js c ( m A /c m 2 )   Vo c ( V )   FF ( %)   η  ( %)   5 :1   1 1 .81   0 .68   4 4 .41   3 .58   7 .5:1   1 1 ,80   0 .70   4 5 .26   3 .75   1 0 :1   1 2 .82   0 .70   4 5 .64   4 .12   1 2 .5:1   1 1 .09   0 .69   4 5 .42   3 .48   1 5 :1   1 0 .45   0 .66   4 5 .83   3 .17       3.3.   Ef fectiv e ness  of   th e  o z one - tre ated  ph oto an ode  on   t he DSS per f orm an ce   The  DS SCs  us in the   op tim u m   CNT/ PDDA  c ount er  el ect rodes   (CNT/ P D D A= 10:1 )   a nd     the  phot oano de s   with  an without  the  oz on treatm ent  wer m easur ed.   F ig ure   disp la y the  J - cu rves  of   these  tw DSS Cs,  an Table   li sts  thei m e asur e phot ov oltai par am et ers.   C om par ed   with   the  DSS us in the  photo a node   with out  the   ozone   treat m e nt,  t he  DS SC   us in t he  phot oano de  with   the  oz on e   treat m ent  sh owe t he   i nc rease  i Jsc  ( from   12 . 82  t 14. 12  m A/c m 2 )   a nd  F (fr om   45 .64   to   49 .39 %) As   a   r esult,    about  11 e nhancem ent  in   the   co nversi on  ef fici ency  was  obta ine (fro m   4.12  to   4.5 7 % ).  This   res ul t   confirm ed  the  po sit iv e ff ect   of   t he  oz one  tr eatm ent  on   the   perform ance  of  the  photo a no de.   If   c om par ed  with   the  DS SC   us in t he  C NT   c ounter   el ect rode   and  the   phot oa node   with out  t he  oz on e   treat m ent,  the   DS S us i ng  the  opti m u m   CNT/PD D c ounter   el ect rode  a nd  the  ph oto a node  wit th ozone  t re atm ent  sh owe 64 i m pr ovem ent i the  con ver si on e ff ic i ency  (4. 57% c om par ed  w it h 2.7 8 %)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       En hancin g D SSC c on ver sio n ef fi ci ency b ozone - tre ated Ti O2 ph oto anod e and  ( Yo s hi ki  Kuro k aw a )   2931       F igure  9. The  J - V cu rv e of  t he  D S SCs  us in g t he photoa node s w it h an d wit hout the  o z one  treatm ent an   the opti m u m   C NT/PDD c ounter  el ect r odes  (CNT/ P DDA= 10 : 1)       Table  3.   Photo vo lt ai c pa ram e te rs   of t he DSS Cs using  the  phot oano des wit a nd w it ho ut the ozo ne  t reatm ent  and the  opti m u m  CNT/PDD A  coun te el ect r od e s ( C NT/P D DA =  10 : 1)   Ph o to an o d e   Js c ( m A /c m 2 )   Vo c ( V )   FF ( %)   η  ( %)   W ith o u t ozo n e tr ea t m en t   1 2 .82   0 .70   4 5 .64   4 .12   W ith   o zo n e tr eat m en t   1 4 .12   0 .67   4 9 .39   4 .57       4.   CONCL US I O N   In  this   stu dy,   t he  DSSC   c on ver si on  e ff ic ie ncy  was   im pr ov e by   op ti m iz ing  the   co un te el ect r od and   us i ng   t he  photo a node   wi th  oz on e   treat m ent.  The  C N T/PDDA  c ount er  el ect rode  ha bee opti m i zed  to   m axi m iz the  DS SC  c onve rs ion   e ff ic ie ncy.   In  a dd it io n,   t he   oz o ne   treat m ent  im pr ov e t he  dye  ad sorpt ion   of  TiO 2   thin  film   ph oto a node  a nd   increase th co nv e rsion   eff ic ie ncy  of  the   D S SC  by  ab out  11 %.   Fr om   the   ex pe rim ental   resu lt s,  t he  c onve rsi on  e ff ic ie ncy   of  the   DS SC   was   su cce ssf ul ly   i m pr oved   by   ab ou 64%  by u si ng the  ozone - treat e d photoa node  a nd the  opti m u m  CNT/PDD A  coun te el ect r od e .       ACKN OWLE DGE MENTS     The  a uthors  wi sh   to   tha nk  the   Mi nem oto   la bo rat or of   Ri ts um ei kan   unive rsity   for  pr ov i di ng   us   with   the  us of   s ol ar  si m ulator  (OAI,  TriS OL ),   ste ga ug e   (BRUK ER  Dek ta kXT),   a nd   s pectr opho tom e te r   (S H IMA DZ U,  UV - 36 00) .       REFERE NCE S     [1]   S.  Shali n i,  R.   Bal asunda r Pra bhu,   S.   Prasann a,  T .   K.   Ma ll i c k,   and  S.   Sen th il ar asu,   Rev iew   on  n at ura d y e   sensiti z ed  sol ar   ce l ls:  Oper ation,   m at er ia ls   and   m et hods,”   Re n e w.   Sustain .   Ene r gy  Re v . ,   vo l.  51 ,   pp .   1306 1325 ,   2015.   [2]   D.  T.  Ngu y en  an K.  T aguc h i,   wate r - a ctivate bat t er y   b ase on  activate ca r bon, ”  In t.   J.  Ele ct r.  Comput .   En g. vol.   9 ,   no .   5 ,   pp .   4053 4059,   201 9.   [3]   D.  T .   Ngu y en   a nd  K.  T aguc h i,  Enha nci ng  the  per form anc e   of  E.   col i - pow ere d   MF Cs  by   using  porous  3D  anod es   base on  coc onu a ct iv ated  c arb o n, ”  Bi o che m.   En g.   J . ,   vol .   151 ,   p p .   107357 ,   2019 .   [4]   B.   O’Reg an  and   M.  Gr ät z el,  Low - Cost,   Hig h - Eff iciency   Sol ar  Ce ll  Based   o D y e - Sensitize Coll o ida l   T iO2  Film s,”   Nature ,   vol.   353 ,   pp .   737 740,   1991 .   [5]   Y.  Lee,   J .   Cha e,  and  M.  Kang ,   Com par ison  of  The   Photovol ta i Eff i cienc y   on   DS SC   for  Nanom et er  Siz ed  T iO2  Us ing  A Conve n ti onal Sol - Gel   a nd  Solvothe rm al Met hods,”   J .   In d.   Eng .   Ch em. ,   v ol.   16 ,   no .   4 ,   pp .   609 614,   2010 .   [6]   R.   Vit tal  and  K. - C.   Ho,   Zi n o xide   b ase d   d y e - sensiti z ed  sol ar  ce l ls:  r eview, ”  R ene w .   Susta i n.   En ergy   Rev. ,   vol.   70 ,   pp .   920 935,   2017 .   [7]   J.  Zha o ,   S.  G .   Jo,  and  D .   W .   K im,  Photovolt aic  Perform anc e   of  D y e - Se nsiti z ed  Solar  C el ls  As sem ble W it El e ct rospun  Po l y ac r y l onit r il e /Si l ica - Based  Fibr ous  Com posite   Mem bra nes,   Elec troch im.   Ac ta ,   vol .   142 ,   pp.   261 267 ,   20 14.   [8]   J.  The o ti Cl ark ,   J.  D.   Ruiz,  H.   Fan,   C .   J.   Brink er ,   A.   Basil  I.  Sw anson,   and  A .   N.   Parikh,   New   Applicati on   of   UV −Oz one  Tr eatm ent   in   th Pre par ation  of   Subs tra t e - Supported ,   Mesoporous   Thin  Film s,”   Ch em.  Mate r. ,   vol.  12 ,   no.   12 ,   pp .   3879 3884,   2000 .   [9]   R.   Kohli,   Appl ic a ti ons  of  UV - Ozone   Cleaning   Te chn ique   for  Removal  of  Surfac Con ta m inants,”   Dev .   Surf .   Contam.  Cl ean.  Appl .   Cle an .   Te c h. vol. 11,  pp.   3 55 390,   2019 .   [10]   R.   Ba jpa i   e al . ,   Graphe ne  sup porte p la t inum  nanopa rt ic l cou nte r - e le c trode  fo en han ce d   per f orm anc of   d y e - sensiti z ed  solar   ce l ls,”  ACS Appl .   Mat er.   In te rfa c es ,   vol .   3 ,   pp .   38 84 3889,   2011 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , No 3 J une   2020     292 6   -   293 3   2932   [11]   C.   H.  Yoon,   R.   Vitt al,  J.   L ee ,   W .   S.  Ch ae,  and   K.   J.  Kim ,   Enha n ce p erf orm anc e   of  d y e - sensit ized  solar   cell  wi t an  e lectr odeposi t ed - platin um   cou nte r electrod e,”  El e ct rochim.   A cta ,   vol .   53 ,   pp .   28 90 2896,   2008 .   [12]   V.  Sugatha n ,   E .   John,  and  K.  S udhaka r,  Rec en improvem ent in  d y sensit iz e solar  cells:  rev ie w, ”  R ene w .   Sustain.   Ene rgy   Re v . ,   vol .   52 ,   pp .   54 64,   2015.   [13]   H.  C.   Ch ang,  M .   J .   Twu,   C.   Y.   Hs u,   R.   Q.   Hs u,   and   C .   G .   Kuo ,   Im prove per f orm anc for  d y e - sensiti z ed  sol ar  ce l ls using a  co m pac T iO2lay e r   grown b y   sput tering,   Int .   J. P ho toe nergy ,   vo l. 23 ,   pp .   1 8 ,   2014 .   [14]   W .   J.  Le e ,   E .   R amasam y ,   D.  Y .   Le e ,   and  J.  S .   Song,  Eff ic i ent   d y e - 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In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       En hancin g D SSC c on ver sio n ef fi ci ency b ozone - tre ated Ti O2 ph oto anod e and  ( Yo s hi ki  Kuro k aw a )   2933     Koz Tagu chi   was  born  in  K y o to,   Jap an,   on   De ce m ber   18,   1968 .   He  r ecei ved   th B. E.,  M.E . ,   an d   Dr.  Eng .   Degr ees   in  e le c trica l   e ngine er ing  from   Rit sum ei kan   Univer sit y ,   K y oto ,   Japa n ,   in  1991 ,   1993,   and  19 96,   respe c ti ve l y .   In   1996,   he   joi n ed   Fuku y ama  Uni ver sit y ,   Hiroshi m a,   Japa n ,   wher he  had  be en  e ngage in  r ese arc and  d evel opm ent   on  the  opti c al   fib er  t rap ping  s y st em,  sem ic onduct or   r ing  la sers   and   t hei r   appl icati on   for  opto el e ct ron i d evi c es,   and   p ol y m eric   optica wave guide s   for   opti c al  interc on nec t ion.  In   1996 2003,   h work ed  as  an   assista nt  and  le c ture r   i n   Fuku y ama  Univ ersity .   In  2003 ,   he  m oved  to  Ri t sum ei ka Unive rsit y ,   Shig a,  Jap an,   and  cur ren tly ,   he  is  a   pro fessor  of  th D epa rtm ent   of   e le c tric al   and  e lectr oni e ngine er ing.  From   2006  to  2007 ,   he  was  visi ti n profe ss or  a U nive rsit y   of  St   Andrews   (Scotl a nd,   Unit ed  King dom ).   From   2014   to  2015,   he   was  v isit ing   profe ss or  at   Nan y a ng   Technol ogi cal  Univer sit y   (Sing apor e).  In  2019 ,   he  was   a   v isit in profe ss or   at  U nive rsit y   of   Ba th   (Unit ed   Kingdo m ).   His  cur ren t   r ese arc h   int er ests   inc lud c el l   trap,  m ic roflu idi c   ce l l - base d   de vic es,   d y e - sensi ti z ed  solar   cell s ,   biofuel  c el ls ,   biosensors,  and   h y droge n   en erg y.   Dr.   T a guchi i m ember  of   the  JJ AP .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.