بهبود بازدهی سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ با استفاده از لایه سدکننده دوتایی و ساخت الکترود مقابل WO3/PANI به روش الکتروشیمیایی

نانومواد

دوره 14، شماره 51، آبان 1401، صفحه 165-178   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

احمد ذاتی‌رستمی^*

دانشکده علوم و مهندسی، گروه فیزیک، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران

چکیده

در این پژوهش، با استفاده از دو لایه سدکننده روی هم از جنس اکسید روی و اکسید تیتانیوم بازدهی سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش داده شد. این لایه‌های سدکننده که با استفاده از روش کندوپاش بسامد رادیویی ساخته شده‌اند، توانسته‌اند بازدهی سلول‌های خورشیدی را از 9/4% به 1/7% افزایش دهند. این نتیجه که توسط آنالیزهای XRD، FESEM، J-V، IPCE و EIS تایید شده است، برای افزایش هر چه بیشتر کاربرد سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ می‌تواند بسیار موثر باشد. همچنین نتایج EIS در حالت خاموش نشان می‌دهد که مقاومت انتقال بار سلول با لایه‌نشانی دو لایه سدکننده ZnO و TiO₂ از مقدار 63 تا مقدار 90 اهم افزایش می‌یابد که به معنی کاهش میزان بازترکیب در سطح لایه‌ها است. همچنین با استفاده از روش ولتامتری چرخه‌ای به ساخت الکترودهای مقابل PANI، WO₃ و ترکیب این دو یعنی WO₃/PANI پرداختیم. این الکترودها به جای الکترود مقابل Pt که به صورت معمول در سلول‌های حساس شده با رنگ به وفور دیده می‌شود، استفاده شدند. نتایج نشان می‌دهند علی‌رغم اینکه الکترودهای WO₃ و PANI خود به تنهایی عملکردی به خوبی Pt ندارند اما سلول ساخته شده از ترکیب WO₃/PANI با داشتن جریان مدار بسته mA/cm² 00/18، ولتاژ مدار باز mV 685 و FF معادل 55% دارای بازده 78/6% است که نسبت به سلول ساخته شده با الکترود مقابل Pt با بازده 03/6% عملکرد بهتری دارد.

کلیدواژه‌ها

سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ؛ اکسید تیتانیوم؛ لایه سدکننده؛ الکترود مقابل

مراجع

• Moradi, M. Abrari, M. Ahmadi. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 31, 2020, 16759.
• Manikandan, R. John, AIP Conference Proceedings; 2020, AIP Publishing LLC.
• Kandasamy, Solar Energy, 211, 2020, 789.
• N. Anggraini, N.M. Nursam, The effect of screen printed blocking layer on the performance of monolithic DSSC. AIP Conference Proceedings, 2020, AIP Publishing LLC.
• G. Chen, S. Chappel, Y. Diamant, A. Zaban, Chemistry of Materials, 13, 2001, 4629.
• Palomares, J.N. Clifford, S.A. Haque, T. Lutz, Chemical Communications, 14, 2002, 1464.
• J. Cameron, L.M. Peter, Journal of Physical Chemistry B, 107, 2003, 14394.
• H. Kim, Y.U. Kwon, Journal of Physical Chemistry C, 113, 2009, 17176.
• T. Duong, H.J. Choi, Q.J. He, A.T. Le, S.G. Yoon. Journal of Alloys and Compounds, 561, 2013, 206.
• Sasidharan, S. Soman, S.C. Pradhan, New Journal of Chemistry, 41, 2017, 1007.
• Mani, S.V. Nair, M. Shanmugam, Emergent Materials, 3, 2020, 117.
• Kouhestanian, S.A. Mozaffari, M. Ranjbar, H.S. Sahar-Amoli, Organic Electronics, 86, 2020, 105915.
• Amini, R. Keshavarzi, V. Mirkhani, M. Moghadam, Journal of Materials Chemistry A, 6, 2018, 2632.
• Kouhestanian, S.A. Mozaffari, M. Ranjbar, H.S. Sahar-Amoli, Superlattices Microstructures, 96, 2016, 82.
• Sengupta, P. Das, B. Mondal, K. Mukherjee, Renewable Sustainable Energy Reviews, 60, 2016, 356.
• S. Kim, H. Song, S.H. Nam, S.M. Kim, H. Jeong, W.B. Kim, Advanced Materials, 24, 2012, 792.
• A. Jeong, H.K. Kim, Solar Energy Materials and Solar Cells, 95, 2011, 344.
• Zhao, B. Sun, L. Qiu, H. Caocen, Q. Li, X. Chen, Journal of Materials Chemistry, 22, 2012, 18380.
• Azmat, T. Jan, S. Ilyas, A. Hassan, I. Habib, Materials Research Express, 5, 2018, 115025.
• Bai, H. Liu H.J. Sun, Y. Tian, S. Chen, J. Song, Applied Surface Science, 338, 2015, 61.
• Abrari, M. Ghanaatshoar, H.R. Moazami, Journal of Electronic Materials, 48, 2019, 445.
• Kang, K. Neoh, K. Tan, B. Tan, Synthetic Metals, 46, 1992, 227.
• A. Tamirisa, K.C. Liddell, P.D. Pedrow, M.A. Osman, Journal of Applied Polymer Science, 93, 2004, 1317.
• Gong, L. Dai, A.W. Mau, H.J. Griesser, Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 36, 1998, 633.
• Tas, M. Can, S. Sonmezoglu, IEEE Journal of Photovoltaics, 7, 2017, 792.
• Han, J. Zhang, Y. Yu, W. Cao, Materials Letters, 70, 2012, 193.
• H. Lee, K. Do, Y.W. Lee, S.S. Jeon, C. Kim, J. Ko, Journal of Materials Chemistry, 22, 2012, 21624.