بهبود کارایی سلول خورشیدی حساس‌شده با رنگدانه N719 با به‌کارگیری بسپار‌های رسانای پلی‌پیرول/پلی‌آنیلین به‌عنوان الکترود مقابل
الموضوعات :
مهسا مهدوی نیا
1
,
غلامرضا کیانی
2
,
ایوب کریم زادقویدل
3
1 - دانشجوی دکترا گروه شیمی آلی و بیوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.
2 - دانشیار شیمی آلی گروه شیمی آلی و بیوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.
3 - مربی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران.
الکلمات المفتاحية: پلی‌آنیلین, سلول خورشیدی حساس‌شده با رنگدانه, پلی‌پیرول, بسپار رسانا, الکترود مقابل بسپار,
ملخص المقالة :
هدف از این پژوهش، ساخت سلول خورشیدی برپایه نانوساختار تیتانیم دی اکسید حساس شده با رنگدانه N719 و بهبود کارایی آن با به کارگیری ساختار هسته-پوسته پلی پیرول/پلی آنیلین به عنوان الکترود مقابل است. سلول های خورشیدی تهیه شده با الکترود مقابل بسپار با دو روش لایه نشانی چرخشی و قطره ای در ضخامت های متغیر، ساخته و ارزیابی شدند. افزون براین، تاثیر غلظت نانوسیم و نانوذره های تیتانیم دی اکسید، حاضر در فوتوآند بر کارایی سلول خورشیدی بررسی شد. مقدار جذب رنگدانه N719 با طیف نورسنج بررسی شد و بیشینه جذب در طول موج های 380 و 530 نانومتر به دست آمد. واکاوی ساختار فوتوآند و الکترود مقابل، با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ترکیب نانوذره ها و نانوسیم های تیتانیم دی اکسید با نسبت 1 به 9، موجب ایجاد ساختاری متخلخل با نسبت سطح به حجم بالا می شود که تأثیر بسز ایی در مقدار جذب رنگدانه و بازده سلول خورشیدی دارد. با توجه به اینکه سلول خورشیدی تهیه شده با روش لایه نشانی قطره ای، 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 پلی پیرول/پلی آنیلین 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.
]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.
_||_
]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.
