ساخت سلول های خورشیدی حساس شده با ترکیبات رنگی شامل نانوذره/ نانوسیم های tio2 پوشیده شده با zno

این مطالعه تاثیر اصلاح سطحی و نوع نانوساختار بر روی خصوصیات فوتوولتاییک الکترودهای نانومتخلخل tio2 به منظور کنترل و بهینه کردن میزان تبدیل انرژی در سلول های خورشیدی حساس شده با مواد رنگی (dssc) را مورد بررسی قرار می دهد. خصوصیات فاز بلوری، مورفولوژی، توپوگرافی و ساختار شیمیایی فوتوالکترودها توسط تکنیک های تفرق اشعه x (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، میکروسکوپ نیروی تمی (afm) و زیر قرمز (ftir) مورد بررسی قرار گرفت. دیاگرام های جریان-ولتاژ (i-v) به منظور آنالیز انتقالات الکترونی و راندمان تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریسیته این سلول ها بکار گرفته شد. اصلاح سطحی فیلم های tio2 توسط ticl4 و zno انجام گرفت. نتیجه حاکی از بهبود راندمان سلول ها به میزان 53% پس از اصلاح با ticl4 بود. در مقایسه با tio2 خالص، فیلم tio2 پوشیده شده با zno قابلیت بالایی در انتقالات الکترونی با راندمان کلی 72/3% را نشان می داد. همچنین به منظور بهبود خصوصیات انتقالات الکترونی، ساختارهای یک بعدی tio2 شامل نانوفایبرها و نانومیله ها توسط فرایند الکتروریسی تولید شدند. در اصل، dssc بر پایه فوتوآند ساخته شده از نانوفایبرها از طریق الکتروریسی مستقیم نانوفایبرهای tio2 بر روی سطح شیشه رسانا انجام شد. نانوفایبرها به وسیله الکتروریسی سل پلیمری پلی (وینیل استات) محتوی پیش ماده تیتانیا در حلال اسید استیک/dmf و سپس سینتر کردن نانوفایبرهای حاصل در 500 درجه سانتیگراد حاصل شدند. نانومیله ها از آلیاژ مکانیکی نانوفایبرها حاصل شدند. همچنین به منظور بهبود فوتوجریان مدار-کوتاه سلول های تهیه شده، الکترودهای یاد شده توسط غلظت های مختلفی از ticl4 اصلاح شدند. نتایج کار حاکی از بهبود راندمان تبدیل انرژی (بالای 26% برای نانوفایبرها و 56% برای نانومیله ها) بود که این امر به طول عمر الکترونی بالاتر و کاهش میزان بازترکیب الکترون-حفره ها نسبت داده شد. نتایج کار حاکی از این امر بود که بهینه کردن فیلم tio2 می تواند منجر به بهبود خصوصیات فوتوولتاییکی dssc بر پایه tio2 شود.