بهبود کارایی سلول خورشیدی حساس‌شده با رنگدانه N719 با به‌کارگیری بسپار‌های رسانای پلی‌پیرول/پلی‌آنیلین به‌عنوان الکترود مقابل

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 8، دوره 16، شماره 3، آذر 1401، صفحه 87-98   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.1963489.2048

نویسندگان

مهسا مهدوی نیا¹؛ غلامرضا کیانی^{* 2}؛ ایوب کریم زادقویدل³

¹دانشجوی دکترا گروه شیمی آلی و بیوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

²دانشیار شیمی آلی گروه شیمی آلی و بیوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

³مربی گروه مهندسی مکانیک‌، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران.

چکیده

       هدف از این پژوهش، ساخت سلول خورشیدی برپایه نانوساختار تیتانیم دی­اکسید حساس­شده با رنگدانه N719  و بهبود کارایی آن با به ­کارگیری ساختار هسته-پوسته پلی­پیرول/پلی­آنیلین به ­عنوان الکترود مقابل است. سلول­های خورشیدی تهیه ­شده با الکترود مقابل بسپار با دو روش لایه ­نشانی چرخشی و قطره­ای در ضخامت­ های متغیر، ساخته و ارزیابی شدند. افزون­براین، تاثیر غلظت نانوسیم و نانوذره ­های تیتانیم دی­اکسید، حاضر در فوتوآند بر کارایی سلول خورشیدی بررسی شد. مقدار جذب رنگدانه N719 با طیف ­نورسنج بررسی شد و بیشینه جذب در طول موج­های 380 و 530 نانومتر به­دست آمد. واکاوی ساختار فوتوآند و الکترود مقابل، با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ترکیب نانوذره­ها و نانوسیم­های تیتانیم دی­اکسید با نسبت 1 به 9، موجب ایجاد ساختاری متخلخل با نسبت سطح به حجم بالا می­ شود که تأثیر بسز­ایی در مقدار جذب رنگدانه و بازده سلول خورشیدی دارد. با توجه به اینکه سلول خورشیدی تهیه شده با روش لایه­نشانی قطره­ای، کارایی مطلوبی نداشت، تمرکز پژوهش در راستای نمونه تهیه­ شده با روش لایه­ نشانی چرخشی معطوف شد. نمونه سلول خورشیدی ساخته­ شده با الکترود مقابل پلی­پیرول/پلی­آنیلین ­با روش لایه ­نشانی چرخشی، ولتاژ مدار باز 71_/0 ولت و عامل پرشدگی 38_/57 را نشان می ­دهد که ولتاژ مدار باز و عامل پرشدگی نسبت به نمونه­ های مشابه، به ترتیب به مقدار 6_/7 و 35 برابر بهبود یافته­ اند.

کلیدواژه‌ها

سلول خورشیدی حساس‌شده با رنگدانه؛ پلی‌آنیلین؛ پلی‌پیرول؛ بسپار رسانا؛ الکترود مقابل بسپار

مراجع

]1[ Mohiuddin, O.; Obaidullah, M.; Sabah, C.; Opt. Quantum Electron 50, 1-28, 2018.

]2[ Saranya, K.; Rameez, M.; Subramania, A.; Eur. Polym. J. 66, 207-227, 2015.

]3 [Bahramian, A.; Kerami, A.; Vashai, D.; J. Appl. Chem. 13, 73-84, 2019.

]4 [Sharma, S.; Siwach, B.; Ghoshal, S.; Mohan, D.; Renew. Sust. Energ. Rev. 70, 529-537, 2017.

]5 [Kumara, N.; Lim, A.; Lim, C. M.; Petra, M. I.; Ekanayake, P.; Renew. Sust. Energ. Rev. 78, 301-317, 2017.

]6 [Ahmad, M.S.; Pandey, A.K.; Abd Rahim, N.; Renew. Sust. Energ. Rev. 77, 89–108, 2017.

]7 [Gong, J.; Sumathy, K.; Qiao, Q.; Zhou, Z.; Renew. Sust. Energ. Rev. 68, 234-246, 2017.

]8 [Azimi, J.; Kiani, G.; Karimzad Ghavidel, A.; Mahdavinia, M.; Karafan Quarterly Scientific Journal 2022. (In press)

]9 [Tomar, N.; Dhaka, V.S.; Surolia, P.K.; Mater. Today: Proc. 43, 2975-2978, 2021.

]10 [ Pei, J.; Guo, F; .Zhang, J.; Zhou, B.; Bi, Y.; Li, R.; J. Clean. Prod. 288, 125-338, 2021.

]11 [Xia, J.; Chen, L.; Yanagida, S.; J. Mater. Chem. 21, 4644-4649, 2011. 

]12 [Farooq, S.; Tahir, A.A.; Krewer, U.; Bilal, S.; Electrochim. Acta 320, 134544, 2019.

]13 [Li, Q.; Wu, J.; Tang, Q.; Lan, Z.; Li, P.; Lin, J.; Fan, L.; Electrochem. Commun. 10, 1299-1302, 2008.

]14 [Ghafoor, U.; Aqeel, A.B.; Zaman, U.K.U.; Zahid, T.; Noman, M.; Ahmad, M.S.; Energies 14, 3786, 2021.

]15 [Tas, R.; Can, M.; Sonmezoglu, S.; IEEE J. Photovolt. 7, 792-801, 2017.

]16 [Li, Q.; Wu, J.; Tang, Q.; Lan, Z.; Li, P.; Lin, J.; Fan, L.; Electrochem. commun. 10, 1299-1302, 2008.

]17 [Pan, L.; Qiu, H.; Dou, C.; Li, Y.; Pu, L.; Xu, J.; Shi, Y.; Int. J. Mol. Sci. 11, 2636-2657, 2010.

]18 [Rahman, M.S.; Hammed, W.A.; Yahya, R.B.; Mahmud, H.N.M.E.; J. Polym. Res. 23, 1-13, 2016.

]19 [Ghani, S.; Sharif, R.; Bashir, S.; Ashraf, A.; Shahzadi, S.; Zaidi, A.A.; Kamboh, A.H.; Mater Sci Semicond 31, 588-592, 2015.

]20 [Yue, G.; Zhang, X.A.; Wang, L.; Tan, F.; Wu, J.; Jiang, Q.; Lan, Z.;  Electrochim. Acta .129, 229-236, 2014.

]21 [Xiao, Y.; Wu, J.; Yue, G.; Lin, J.; Huang, M.; Lan, Z.; Fan, L; Electrochim. Acta. 85, 432-437, 2012.

]22 [Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L.; Kloo, L.; Pettersson, H.; Chem. Rev. 110, 6595-6663, 2010.

]23 [Upadhyay, J.; Kumar, A.; Gogoi, B.; Buragohain, A.K.; Mater. Sci. Eng. C. 54, 8-13, 2015.

]24 [Liang, B.; Qin, Z.; Zhao, J.; Zhang, Y.; Zhou, Z.; Lu, Y.; J. Mater. Chem. 2, 2129-2135, 2014.

]25 [Selvapriya, R.; Mayandi, J.; Ragavendran, V.; Sasirekha, V.; Vinodhini, J.; Pearce, J. M.; Ceram. Int. 45, 7268-7277, 2019.

]26 [Selvaraj, P.; Roy, A.; Ullah, H.; Sujatha Devi, P.; Tahir, A.A.; Mallick, T.K.; Sundaram, S.; Int. J. Energy Res. 43, 523-534, 2019.

]27 [Rodrigues, D.F.; Santos, F.; Abreu, C.M.; Coelho, J.F.; Serra, A.C.; Ivanou, D.; Mendes, A.; ACS Sustain. Chem. Eng. 9, 5981-5990, 2021.

]28 [Kalyanasundaram, K.; Grätzel, M.; Mater. Lett. 4, 88-90, 2009.

]29 [Hardani, H.; Ridwan Harahap, M.; Suhada, A.; Int. J. Thin Film Sci. Technol. 11, 6, 2022.

]30 [Chikate, B.V.; Sadawarte, Y.; Sewagram, B.; Int. J. Comput. Appl. 1, 0975-8887, 2015.

]31 [Zhang, X.; Wang, S.T.; Wang, Z.S.; Appl. Phys. Lett. 99, 113503, 2011.

]32 [Mi, H.; Zhang, X.; Ye, X.; Yang, S.; J. Power Sources 176, 403-409, 2008.

]33 [Cogal, S.; Ali, A.K.; Erten-Ela, S.; Celik Cogal, G.; Kulicek, J.; Micusik, M.; Oksuz, A.U.; J. Macromol. Sci. A 55, 317-323, 2018.

]34 [Pradhan, S.C.; Soman, S.; Surf. Interfaces. 5, 100030, 2021.

]35 [Theerthagiri, J.; Senthil, A.R.; Madhavan, J.; Maiyalagan, T.; Chem Electro Chem. 2, 928-945, 2015.