تاثیر استفاده توام از نانوذرات و نانوالیاف TiO2 در الکترود کاتد بر بازدهی سلول خورشیدی حساس به رنگدانه طبیعی پوست انار سیاه
محورهای موضوعی :
نانومواد
محمد حسین عباسپورفرد
1
(دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی بیوسیستم)
شادمان منصوری
2
(دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی بیوسیستم)
تاریخ دریافت : 1399/06/25
تاریخ پذیرش : 1399/06/25
تاریخ انتشار : 1399/07/01
کلید واژه:
TiO2,
نانوذرات,
نانوالیاف,
سلول خورشیدی,
حساس به رنگدانه,
پوست انار سیاه,
چکیده مقاله :
در این پژوهش با استفاده از رنگدانه پوست انار سیاه به عنوان حساس کننده و نانوالیاف و ترکیب نانوذرات و نانوالیاف به عنوان بستر رنگدانه در سلول خورشیدی حساس به رنگدانه، میزان بهبود عملکرد سلول مورد بررسی قرار گرفت. رنگدانه پوست انار سیاه به دلیل دارا بودن گروه عاملی کربونیل و کربوکسیل جذب مناسبی روی نانوساختار داشت. از طرفی رنگدانه پوست انار سیاه با گستره وسیع طیف جذب نور، موجب بهبود بازدهی سلول خورشیدی شد. این موارد در مورد رنگدانه با استفاده از آنالیزهای FTIR و UV-Vis مورد بررسی قرار گرفت. در قسمت نانوساختار با تغییر نانوذرات به نانوالیاف و در نهایت، استفاده توام نانوالیاف و نانوذرات TiO2 افزایش بازدهی قابل قبولی مشاهده شد. بطوری که بهترین عملکرد در سلول ساخته شده با ترکیب نانوالیاف و20 درصد نانوذرات با بازدهی، 18/2 درصد، فاکتور پرشوندگی 6/79 درصد، چگالی جریان اتصال کوتاه mA 18/2 و ولتاژ مدار باز V 032/5 مشاهده شد. برای سایر سلول‌های ساخته شده با نانوذرات، نانوالیاف، ترکیب نانوالیاف و30 درصد نانوذرات و ترکیب نانوالیاف و40 درصد نانوذرات، بترتیب بازدهی 77/1، 84/1، 64/0 و 61/0 درصد بدست آمد برای توجیه و تفسیر نتایج عملکردی، آنالیزهای SEM، FESEM و TEM برای نانوساختارها و آنالیز IPCE، I-V، UV-Vis و EIS برای سلول‌های خورشیدی انجام شد.
منابع و مأخذ:
L. Jia, S.S. Li, Z.J. Peng, J. Zhao, B.Q. Gong, M.Y. Guan, Dyes and Pigments., 180, 2020, 108454.
Hosseinpanahi, M.H. Abbaspour-Fard, J. Feizy, M. Reza-Golzarian, Journal of Solar Energy Engineering, 139, 2017, 021009.
Shalini, S. Prasanna, T.K. Mallick, S. Senthilarasu, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 51, 2015, 1306.
Kumara, A. Lim, C.M. Lim, M.I. Petra, P. Ekanayake, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 78, 2017, 301.
Kabir, M. Bhuiyan, M. Hossain, H. Bashar, M. Rahaman, M. Manir, Comptes Rendus Chimie, 22, 2019, 659.
Golshan, S. Osfouri, R. Azin, T. Jalali, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 388, 2020, 112191.
Orona-Navar, I. Aguilar-Hernandez, T. Lopez-Luke, I. Zarazua, V. Romero-Arellano, J. Guerrero, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 388, 2020, 112216.
Singh, P.K. Singh, S. Kakroo, D.M. Hachim, P.S. Dhapola, Eco-friendly dye sensitized solar cell using natural dye with solid polymer electrolyte as hole transport material, Materials Today: Proceedings, 2020.
Mensah-Darkwa, F.O. Agyemang, D. Yeboah, S. Akromah, Dye-sensitized solar cells based on graphene oxide and natural plant dye extract, Materials Today: Proceedings, 2020.
Aboulouard, B. Gultekin, M. Can, M. Erol, A. Jouaiti, Journal of Materials Research and Technology, 9, 2019, 1.
Mansouri, M.H. Abbaspour-Fard, A. Meshkini, Optik, 202, 2020, 163710.
Zheng, Z. Zhu, Materials Chemistry and Physics, 208, 2018, 35.
Yang, L. Zhao, K. Lv, B. Dong, S. Wang, Applied Surface Science, 469, 2019, 821.
H. Bazargan, Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 4, 2009, 723.
Adedokun, Y.K. Sanusi, A.O. Awodugba, Optik, 174, 2018, 497.
A. Karim, U. Mehmood, H.F. Zahid, T. Asif, Solar Energy, 185, 2019, 165.
S. Mali, C.S. Shim, H. Kim, J.V. Patil, D.H. Ahn, P.S. Patil, Electrochimica Acta, 166, 2015, 356.
Y. Park, I.H. Lee, Journal of nanoscience and nanotechnology, 10, 2010, 3402.
Ito, T.N. Murakami, P. Comte, P. Liska, C. Gratzel, M.K. Nazeeruddin, Thin solid films, 516, 2008, 4613.
Li, X. Chen, N. Ai, J. Hao, G. Chen, S. Strauf, Chemical Physics Letters, 514, 2011, 141.
Hemalatha, S. Karthick, C.J. Raj, N.Y. Hong, S.K. Kim, H.J. Kim, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 96, 2012, 305.
C. O'Regan, J.R. Durrant, P.M. Sommeling, N.J. Bakker The Journal of Physical Chemistry C, 111, 2007, 14001.
Cerda, R. Sivakumar, M. Paulraj, Natural dyes as sensitizers to increase the efficiency in sensitized solar cells, Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, 2016.
S. Tang, N. Bolong, I. Saad, J.L. Ayog, The morphology of electrospun titanium dioxide nanofibers and its influencing factors, MATEC Web of Conferences, EDP Sciences, 2016.
Hu, M. Fang, C. Tang, T. Yang, Z. Huang, Y. Liu, Nanoscale research letters, 8, 2013, 548.
Sun, L. Sun, H. Xie, J. Liu, Nanomaterials, 6, 2016, 129.
Ganta, J. Jara, R. Villanueva, Chemical Physics Letters, 679, 2017, 97.
C. Maurya, A.K. Gupta, P. Srivastava, L. Bahadur, Optical Materials, 60, 2016, 270.
M. Ba-Abbad, A.A.H. Kadhum, A.B. Mohamad, M.S. Takriff, K. Sopian, Journal of Alloys and Compounds, 550, 2013, 63.
K. Singh, T. Karlo, A. Pandey, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 118, 2014, 938.
Roy, P. Balraju, M. Kumar, G. Sharma, Solar Energy Materials and Solar Cells, 92, 2008, 909.
D. Dao, S.H. Kim, H.S. Choi, J.H. Kim, H.O. Park, J.K. Lee, The Journal of Physical Chemistry C, 115, 2011, 25529.
Mukherjee, T.H. Teng, R. Jose, S. Ramakrishna, Applied Physics Letters, 95, 2009, 012101.
Wang, Solar Energy Materials and Solar Cells, 93, 2009, 1167.
Bashar, M. Bhuiyan, M. Hossain, F. Kabir, M. Rahaman, M. Manir, Optik, 185, 2019, 620.
C. Amaral, D.R. Barbosa, K.P. Zanoni, N.Y.M. Iha, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 346, 2017, 144.
K. Singh, B. Koiry, Materials Today: Proceedings, 5, 2018, 2112.
G. Anjusree, T. Deepak, S.V. Nair, A.S. Nair, Journal of Energy Chemistry, 24, 2015, 762.
_||_
L. Jia, S.S. Li, Z.J. Peng, J. Zhao, B.Q. Gong, M.Y. Guan, Dyes and Pigments., 180, 2020, 108454.
Hosseinpanahi, M.H. Abbaspour-Fard, J. Feizy, M. Reza-Golzarian, Journal of Solar Energy Engineering, 139, 2017, 021009.
Shalini, S. Prasanna, T.K. Mallick, S. Senthilarasu, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 51, 2015, 1306.
Kumara, A. Lim, C.M. Lim, M.I. Petra, P. Ekanayake, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 78, 2017, 301.
Kabir, M. Bhuiyan, M. Hossain, H. Bashar, M. Rahaman, M. Manir, Comptes Rendus Chimie, 22, 2019, 659.
Golshan, S. Osfouri, R. Azin, T. Jalali, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 388, 2020, 112191.
Orona-Navar, I. Aguilar-Hernandez, T. Lopez-Luke, I. Zarazua, V. Romero-Arellano, J. Guerrero, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 388, 2020, 112216.
Singh, P.K. Singh, S. Kakroo, D.M. Hachim, P.S. Dhapola, Eco-friendly dye sensitized solar cell using natural dye with solid polymer electrolyte as hole transport material, Materials Today: Proceedings, 2020.
Mensah-Darkwa, F.O. Agyemang, D. Yeboah, S. Akromah, Dye-sensitized solar cells based on graphene oxide and natural plant dye extract, Materials Today: Proceedings, 2020.
Aboulouard, B. Gultekin, M. Can, M. Erol, A. Jouaiti, Journal of Materials Research and Technology, 9, 2019, 1.
Mansouri, M.H. Abbaspour-Fard, A. Meshkini, Optik, 202, 2020, 163710.
Zheng, Z. Zhu, Materials Chemistry and Physics, 208, 2018, 35.
Yang, L. Zhao, K. Lv, B. Dong, S. Wang, Applied Surface Science, 469, 2019, 821.
H. Bazargan, Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 4, 2009, 723.
Adedokun, Y.K. Sanusi, A.O. Awodugba, Optik, 174, 2018, 497.
A. Karim, U. Mehmood, H.F. Zahid, T. Asif, Solar Energy, 185, 2019, 165.
S. Mali, C.S. Shim, H. Kim, J.V. Patil, D.H. Ahn, P.S. Patil, Electrochimica Acta, 166, 2015, 356.
Y. Park, I.H. Lee, Journal of nanoscience and nanotechnology, 10, 2010, 3402.
Ito, T.N. Murakami, P. Comte, P. Liska, C. Gratzel, M.K. Nazeeruddin, Thin solid films, 516, 2008, 4613.
Li, X. Chen, N. Ai, J. Hao, G. Chen, S. Strauf, Chemical Physics Letters, 514, 2011, 141.
Hemalatha, S. Karthick, C.J. Raj, N.Y. Hong, S.K. Kim, H.J. Kim, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 96, 2012, 305.
C. O'Regan, J.R. Durrant, P.M. Sommeling, N.J. Bakker The Journal of Physical Chemistry C, 111, 2007, 14001.
Cerda, R. Sivakumar, M. Paulraj, Natural dyes as sensitizers to increase the efficiency in sensitized solar cells, Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, 2016.
S. Tang, N. Bolong, I. Saad, J.L. Ayog, The morphology of electrospun titanium dioxide nanofibers and its influencing factors, MATEC Web of Conferences, EDP Sciences, 2016.
Hu, M. Fang, C. Tang, T. Yang, Z. Huang, Y. Liu, Nanoscale research letters, 8, 2013, 548.
Sun, L. Sun, H. Xie, J. Liu, Nanomaterials, 6, 2016, 129.
Ganta, J. Jara, R. Villanueva, Chemical Physics Letters, 679, 2017, 97.
C. Maurya, A.K. Gupta, P. Srivastava, L. Bahadur, Optical Materials, 60, 2016, 270.
M. Ba-Abbad, A.A.H. Kadhum, A.B. Mohamad, M.S. Takriff, K. Sopian, Journal of Alloys and Compounds, 550, 2013, 63.
K. Singh, T. Karlo, A. Pandey, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 118, 2014, 938.
Roy, P. Balraju, M. Kumar, G. Sharma, Solar Energy Materials and Solar Cells, 92, 2008, 909.
D. Dao, S.H. Kim, H.S. Choi, J.H. Kim, H.O. Park, J.K. Lee, The Journal of Physical Chemistry C, 115, 2011, 25529.
Mukherjee, T.H. Teng, R. Jose, S. Ramakrishna, Applied Physics Letters, 95, 2009, 012101.
Wang, Solar Energy Materials and Solar Cells, 93, 2009, 1167.
Bashar, M. Bhuiyan, M. Hossain, F. Kabir, M. Rahaman, M. Manir, Optik, 185, 2019, 620.
C. Amaral, D.R. Barbosa, K.P. Zanoni, N.Y.M. Iha, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 346, 2017, 144.
K. Singh, B. Koiry, Materials Today: Proceedings, 5, 2018, 2112.
G. Anjusree, T. Deepak, S.V. Nair, A.S. Nair, Journal of Energy Chemistry, 24, 2015, 762.
