طراحی و ساخت سلول خورشیدی با استفاده از نانوکامپوزیت های کربن و نانو فایبراکسیدتیتانیم

سلول خورشیدی حساس شده به رنگ با نام اختصاری (dssc) از دو الکترود تشکیل شده ،که الکترود آند آن یک شیشه ی شفاف رسانا است که با نانو ذراتtio2پوشش داده شده است . یک لایه تک مولکولی از رنگ بر روی سطح نانو ذراتtio2جذب شده و حفره های بین نانو ذرات با یک الکترولیت حاوی ردوکس ‏i-/i3- پر می شود . الکترود کاتد نیز معمولا از شیشه ی شفاف رسانا است که فلزاتی نظیر طلا ، پلاتین و یا نقره بر روی آن رسوب داده می شود . این دو الکترود روی هم قرار گرفته و درزگیری می شوند تا از تبخیر الکترولیت جلوگیری شود . در این پژوهش به اصلاح الکترود کاتد پرداخته شد ، به این منظور برای اولین بار از یک نانو کامپوزیت کربن استفاده شده است .ساخت این نانو کامپوزیت در دو مرحله صورت گرفت به این صورت که در ابتدا نانو لوله های کربنی عامل دار و سپس با استفاده از سیتریک اسید پلیمریزه شدند. از این نانو کامپوزیت سنتزی پر شاخه برای به دام انداختن نانو ذرات پلاتین وپلادیم وکپسوله کردن آن ها استفاده گردید . در ادامه نانو کامپوزیت های سنتز شده به روش الکترو اسپری بر روی شیشه رسانا لایه نشانی شده و به عنوان الکترود کاتد در سلول خورشیدی حساس شده به رنگ مورد استفاده قرار گرفت. الکترود آند یکسان جهت مقایسه بازدهی الکترود های کاتد ساخته شده به کار گرفته شد.بازده تبدیل انرژی(?) برای سلول ساخته شده با الکترود متفاوت پلاتین و پالادیم محاسبه گردید که بالاترین بازده مربوط به الکترود کاتد پلاتین با مقدار 65/0 بدست آمد. بخش دوم : در این پژوهش، فوتو آند سلول های خورشیدی حساس شده به رنگ با استفاده از ساختار های مختلف تیتانیم دی اکسید ساخته و با هم مقایسه شد . به این منظور نانو میله و نانو بلت ( (tio2 به روش سل ژل تهیه گردید، سپس از نانو ذرات سنتز شده سوسپانسیونی تهیه و به روش لایه نشانی غلطکی بر روی بستر شیشه رسانا لایه نشانی شد . پیش ماده ی نانو فیبر tio2 نیز با استفاده از روش سل ژل ساخته و به وسیله دستگاه الکترو اسپری برروی شیشه رسانا به صورت نانو الیاف لایه نشانی گردید . با استفاده از آنالیز میکروسکوپی sem از تولید نانو ساختارها اطمینان حاصل شد . به منظور آزمون سلول های خورشیدی رنگینه ای متشکل از فوتو آند های تولیدشده به وسیله نانو ذرات tio2 (نانوفایبر ، نانو میله و نانو بلت ) از الکترود کاتد استاندارد یکسان(پلاتین) استفاده شد . در نهایت منحنی ولتاژ-جریان برای سلول های ساخته شده تحت شدت تابش نور 1000 وات بر متر مربع ثبت گردید و بازده سلول های خورشیدی ساخته شده محاسبه گردید .