رشد هایدروترمال نانوکریستالهای نیمه رسانای دی اکسید تیتانیوم و جایگذاری آنها به روش الکتروفورتیک بر بستر شیشه/هادی شفاف برای کاربرد به عنوان فوتوآند سلولهای خورشیدی رنگدانه ای

روش الکتروفورتیک به دلیل هزینه پایین، سادگی فرایند و کنترل آسان پارامترهای موثر در لایه نشانی، کاربردهای زیادی دارد. به همین دلایل از این فرایند برای تهیه فوتوآند سلول خورشیدی رنگدانه ای نیز استفاده می شود. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به عنوان لایه اصلی تبدیل فوتون به الکتریسیته و نانوکره های توخالی دی اکسید تیتانیوم به عنوان پراکننده نور در فوتوآند سلول خورشیدی رنگدانه ای استفاده می شوند. در بخش اول این تحقیق نانوکریستالهای tio2 به روش هایدروترمال سنتز شد و سپس در محلول 2-پروپانول پخش شده و محلولی با غلظت g.l-1 10 ایجاد می نمایند. این محلول پس از هم خوردن به مدت h 24-12 برای لایه نشانی مورد استفاده قرار می گیرد. لایه نشانی در ولتاژ های v 9-5 و زمانهای لایه نشانی min 20-5/2 بر سطح زیرلایه شیشه/هادی شفاف انجام می گیرد. نتایج نشان می دهند که با افزایش زمان لایه نشانی و در نتیجه افزایش ضخامت لایه فوتوآند جذب رنگ افزایش می یابد. با این وجود، بازدهی به دلیل کاهش چسبندگی به سطح ذرات و افزایش سایز ترک های ایجاد شده در لایه فوتوآند در ضخامت های بالاتر، کاهش می یابد. بهترین سلول رنگدانه ای ساخته شده به این روش دارای جریان اتصال کوتاه (jsc) ma/cm2 5/12، ولتاژ مدار باز (voc) mv 776، عامل پرشدگی (ff) 66/0 و بازدهی (?) 44/6% می باشد. در بخش دوم کارهای آزمایشگاهی نانوکره های توخالی tio2 با قطر تقریبی nm 500-200 نیز به عنوان پراکننده نور در فوتوآند سلول مورد استفاده قرار می گیرند. سپس محلول های جداگانه ای از نانوذرات و نانوکره های توخالی دی اکسید تیتانیوم، هر کدام با غلظت g.l-110 در حلال ایزوپروپانول تهیه می شوند. این محلول ها در فرایند لایه نشانی الکتروفورتیک مورد استفاده قرار می گیرند. لایه نشانی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در ولتاژ بهینه 5 ولت و زمان های 2.5، 5، 7.5 و 10 دقیقه بر سطح شیشه/ هادی شفاف fto انجام گرفت. مشخصات بهترین سلول رنگدانه ای ساخته شده به این روش v5t5-hsb بصورت جریان اتصال کوتاه (jsc) ma/cm2 89/15، ولتاژ مدار باز (voc) mv 715، عامل پرشدگی (ff) 6/0 و بازدهی (?) 86/6% می باشد.