بررسی پارامترهای الکتروفورتیک نانوذرات اکسید تیتانیوم در ساخت فوتوآند سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه
محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوینمهدیه سلمانی 1 , علی مشرقی 2 *
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شیراز.
2 - دانشیار مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شیراز.
کلید واژه:
چکیده مقاله :
فوتوآند نیمه هادی حساس شده با رنگینه، نقش مهمی در تبدیل فوتون‌ها به انرژی الکتریکی ایفا می‌کند. به منظور رسیدن به سلول‌هایی با بازده‌ی بالا، تهیه الکترود با مساحت سطحی بالا که به جذب رنگینه کافی منتهی شود، الزامی است. یک روش موثر برای کنترل تخلخل، مساحت سطحی و چگالی فیلم، روش رسوب دهی الکتروفورتیک ناوذرات اکسید تیتانیوم است. در این مقاله از روش رسوب دهی الکتروفورتیک برای ایجاد لایه متخلخل اکسید تیتانیوم بر روی شیشه شفاف رسانا، به عنوان فوتوآند سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه استفاده شد. ابتدا تاثیر شیمی محلول بر ایجاد و پایداری سوسپانسیون نانوذرات اکسید تیتانیوم و امکان ایجاد پوشش مورد بررسی قرار گرفت. محلول با کارآیی بالا انتخاب شد و پس از آن تاثیر پارامتر های فرآیند الکتروفورتیک مانند ولتاژ و زمان رسوبدهی و نیز غلظت ید و آب در سوسپانسیون نانوذرات بر پوشش ایجاد شده مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت از پوشش نانومتخلخل بدست آمده به عنوان فوتوآند سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه استفاده شد و کارآیی آن مورد بررسی قرار گرفت. منحنی ولتاژ- جریان سلول خورشیدی حاصل تحت تابش نور لامپ زنون اندازه‌گیری و محاسبه گردید. سلول ساخته شده با فتوآندی که تحت ولتاژ 30 ولت و به مدت 8 دقیقه الکتروفورتیک گردید، بهترین عملکرد را از خود نشان داد. ضخامت لایه نانومتخلخل TiO2 این فتوآند 13 میکرومتر بود. چگالی جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز و بازده این سلول به ترتیب 93/0 میلی آمپر بر سانتی متر مربع، 455 میلی ولت و 18/0% برای این سلول مشاهده گردید.
Semiconducting photoanode plays an important role in converting photon to electron in dye sensitized solar cells. In the present work, electrophoretic deposition parameters for fabricating photoanode of dye sensitized solar cell were investigated. The effect of solution chemistry on stability of TiO2 nanoparticle suspension and film formation ability was studied. The suspension with the best performance was selected. Then, the effect of iodine and water concentration and also the effect of deposition time and voltage on electrophoretic deposition of TiO2 coating were investigated. Finally, the electrophoretic deposited coating was used as photoanode of dye sensitized solar cell and its photovoltaic performance was evaluated. Current- voltage curve was measured and recorded by the xenon lamp. Dye sensitized solar cell with photoanode of 13 µm thickness with voltage and time of electrophoretic deposition of, respectively, 30 V and 8 minute, showed the short-circuit current of 0.93 mA/cm2, open-circuit voltage of 455 mV and energy conversion efficiency of 0.18%.