افزایش بازده سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای با استفاده از نانوبلورهای طلای پلاسمونیک با پوشش TiO2و SiO2
محورهای موضوعی : سنتز و مشخصه یابی نانوساختارهالیلا شعبانی 1 , احمد محمدی 2 , تهمینه جلالی 3
1 - گروه فیزیک، دانشکده علوم و فناوری نانو، دانشگاه خلیج فارس بوشهر، بوشهر ، ایران
2 - گروه فیزیک، دانشکده علوم و فناوری نانو، دانشگاه خلیج فارس بوشهر، بوشهر ، ایران
3 - گروه فیزیک، دانشکده علوم و فناوری نانو، دانشگاه خلیج فارس بوشهر، بوشهر ، ایران
کلید واژه: جذب, پلاسمون سطحی, نانوساختار Au@SiO2 , نانوساختار Au@TiO2.,
چکیده مقاله :
در این پژوهش، سنتز نانوذرات پلاسمونیک به روش انحلال شیمیایی و در سه مرحله انجام گرفت. سپس به بررسی نانوساختارهای هسته-پوسته Au@TiO2 و Au@SiO2 پرداخته شده است. این نانوذرات به عنوان فوتوآند در سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای(DSSCs) استفاده شدند. پارامترهایی مانند جریان اتصال کوتاه، ولتاژ مدار باز، فاکتور پرشدگی و بهره تبدیل سلول خورشیدی رنگدانه‌ای مورد بررسی قرار گرفت. سلولی که در آن از Au@TiO2 که با لیگاند مرکاپتو استیک اسید سنتز شده، استفاده شده است، بیشترین کارایی را دارد. علت این امر، افزایش اثر میدان نزدیک در نانوساختارهای هسته-پوسته طلا و ایجاد جریان نوری تقویت شده ناشی از پلاسمونیک پیش بینی شده است.
In this research, the synthesis of plasmonic nanoparticles was carried out by chemical dissolution method in three steps. Then, Au@TiO2 and Au@SiO2 core-shell nanostructures have been investigated. These nanostructures were used as photoanode in dye-sensitized solar cells (DSSCs). Parameters such as short circuit current, open circuit voltage, fill factor and conversion efficiency of DSSCs were obtained. The cell in which Au@TiO2 synthesized with mercaptoacetic acid ligand is used, has the highest efficiency. The primary causes of this are the heightened near-field effect of gold nanoparticles (AuNP) and the creation of enhanced photocurrent due to plasmonics.
1. Peng J. Lu, L., & Yang, H, reviews, 19, 255-274. (2013)
2. Kim, H. Nam, S. Jeong, J. Lee, S., Seo, J., Han, H., & Kim, Y. Korean Journal of Chemical Engineering, 31, 1095-1104. (2014)
3. Ahn, S., Rourke, D., & Park, W, Journal of Optics, 18(3), 033001 (2016).
4. Palomares, E., Clifford, J. N., Haque, S. A., Lutz, T., & Durrant, J. R,. Journal of the American Chemical Society, 125(2), 475-482. (2013).
5. Wang, Q., Ito, S., Grätzel, M., Fabregat-Santiago, F., Mora-Sero, I., Bisquert, J., & Imai, H, The Journal of Physical Chemistry B, 110(50), 25210-25221. (2006)
6. Wang, S. Y., Borca-Tasciuc, D. A., & Kaminski, D. A, Journal of Applied Physics, 109(7). (2011).
7. Atwater, H. A., & Polman, A, . Nature materials, 9(3), 205-213. (2010).
8. Barnes, W. L., Dereux, A., & Ebbesen, T. W. . nature, 424(6950), 824-830.(2003).
9. Ringe, E., McMahon, J. M., Sohn, K., Cobley, C., Xia, Y., Huang, J., Van Duyne, R. P, The Journal of Physical Chemistry C, 114(29), 12511-12516. (2010).
10. Nahm, C., Choi, H., Kim, J., Jung, D. R., Kim, C., Moon, J., Park, B, . Applied Physics Letters, 99(25).(2011).
11. Balakrishnan, S., Bonder, M. J., & Hadjipanayis, G. C, Journal of magnetism and magnetic materials, 321(2), 117-122.(2009).
12. Lauhon, L. J., Gudiksen, M. S., Wang, D., Lieber, C. M, . nature, 420(6911), 57-61.(2002).
13. Kalele, S., Gosavi, S. W., Urban, J., & Kulkarni, S. K,. Current science, 1038-1052. (2006).
14. N’konou, K., Peres, L., & Torchio, P, Plasmonics, 13, 297-303. (2018).
15. Chen, B., Zhang, W., Zhou, X., Huang, X., Zhao, X., Wang, H., Yang, S, Nano Energy, 2(5), 906-915.(2013).
16. Li, Y., Zhou, Y., Wang, Y., Zhou, R., Ling, Q., Niu, H., Xu, J,. Electrochimica Acta, 293, 230-239.(2019).
17. Li, B., Wang, X., Yan, M., & Li, L, Materials Chemistry and Physics, 78(1), 184-188.(2003).
18. Li, B. R., Wang, X. H., Yan, M., & Li, L. T, , Key Engineering Materials, 224, 577-580.(2002).