مطالعه بازده سلول های خورشیدی حساس به رنگ تهیه شده از چندلایه های نانو ذرات /tio2 نانو میله های tio2

یکی از بزرگ ترین چالش های بشر، جایگزینی منابع تجدید پذیر انرژی به جای استفاده از سوخت های فسیلی برای تولید برق است. خورشید به عنوان منبعی پایان ناپذیر می تواند راه حلی برای مشکل انرژی در آینده باشد. عنصری که از آن برای تولید برق از نور خورشید استفاده می شود، سلول خورشیدی نامیده می شود. یکی از انواع سلول¬های خورشیدی، سلول¬های خورشیدی حساس به رنگ می باشد. مهم ترین مزیت این سلول ها در مقایسه با سلول های خورشیدی معدنی هزینه ی پایین تولید است ولی این سلول ها بازده پایین تری نشان می دهند که لازم است بهبود یابد. اجزای سلول¬های خورشیدی حساس به رنگ شامل لایه فوتوآند، الکترولیت ردوکس و الکترود کانتر است. اساس استفاده از نانوساختارها در سلول های خورشیدی حساس به رنگ بر تولید لایه فوتوآند با تخلخل بالا استوار است. فوتوآند ساخته شده از نانومواد می تواند ناحیه وسیع تری برای جذب رنگ داشته باشد، بنابراین می تواند نور بیشتری جذب کند که باعث افزایش بازده سلول خورشیدی می گردد. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر مشخصه های لایه فوتوآند بر روی بازده سلول خورشیدی حساس به رنگ است. بدین منظور در ابتدا با استفاده از محلول پلی وینیل پیرولیدون در حلال اتانول و اسید استیک و ماده اولیه تیتانیوم ایزوپروپوکساید و نیترات نقره نانو الیاف کامپوزیتی تیتانیوم دی اکسید/ پلی وینیل پیرولیدون / نقره تولید شدند. در ادامه با حذف پلیمر پلی وینیل پیرولیدون در اثر عملیات حرارتی، نانو الیاف تیتانیوم دی¬اکسید دوپه شده با نانوذرات نقره حاصل شد. در نهایت تحت عملیات مکانیکی نانو میله های تیتانیوم دی¬اکسید دوپه شده با نانوذرات نقره جهت استفاده در لایه فوتوآند سلول¬های خورشیدی حساس به رنگ آماده شد و با استفاده از خمیر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و نانو میله های دی اکسید تیتانیوم / نانوذرات نقره سلول خورشیدی ساخته شد. با استفاده از جدول آرایه های متعامد تاگوچی بر اساس تعداد عوامل و سطوح هر کدام، سلول های خورشیدی ساخته شد و بازده هر کدام از آن ها با استفاده از نتایج حاصل از مشخصه یابی جریان / ولتاژ به دست آمد. نتایج حاصله نشان داد که تمامی عوامل مورد بررسی تأثیر معناداری بر بازده سلول خورشیدی داشتند. مشخصه های درصد وزنی نانومیله به نانو ذره دی اکسید تیتانیوم، ضخامت لایه آندی و درصد نیترات نقره موجود در محلول الکتروریسی به ترتیب دارای رتبه های اول تا سوم اثرگذاری بر بازده سلول خورشیدی هستند. در بین عوامل و سطوح تعیین شده در این تحقیق، سلول خورشیدی با 36/0 درصد نیترات نقره در محلول الکتروریسی و 25 درصد وزنی نانومیله به نانوذره دی اکسید تیتانیوم و ضخامت 81/2 میکرومتر بیش ترین بازده را نتیجه می دهد.