13637

13637

بررسي و ساخت سلول خورشيدي رنگدانه¬اي تك¬لايه با استفاده از رنگدانه نفتوكينون

كارشناسي ارشد

شيمي - شيمي‌ فيزيك

آبان 1393

آبان 1393

دكتر بهشته سهرابي نظري

دكتر محمدرضا زماني ميميان

چكيده در اين پژوهش سعي شده است با استفاده از رنگدانه¬اي با ساختار جديد مشخصه¬هاي مربوط به سلول خورشيدي رنگدانه¬اي مورد مطالعه قرار گيرد. رنگدانه¬اي كه در اين كار مورد استفاده قرار گرفته است مشتقي از خانواده مولكول¬هاي 2-هيدروكسي-1و4-پارا-نفتوكينون مي¬باشد. نام آيوپاك اين رنگدانه 2-هيدروكسي-3-[فنيل(فنيل آمينو)متيل]نفتالن-1و4-دي ¬اون است و از نوع رنگدانه¬هاي آلي مي¬باشد كه به‌عنوان حساس كننده در سلول خورشيدي رنگدانه¬اي مورد استفاده قرارگرفته است. نتايج به‌دست‌آمده از مطالعه اين رنگدانه، حاكي از آن است كه اين رنگدانه با داشتن شكاف انرژي برابر با 68/2 الكترون‌ولت و نيز سطوح انرژي HOMOبالاترين اوربيتال مولكولي اشغال شده و LUMOپايينترين اوربيتال مولكولي اشغال نشده به ترتيب با انرژي برابر با 14/5- و 46/2- الكترون‌ولت توانايي تزريق الكترون به نوار رسانش نيمه¬رساناي تيتانيم دي¬اكسيد با فاز آناتاز و با اندازه ذرات متوسط 25 نانومتر به‌طور ترموديناميكي را دارا مي¬باشد. بر اين اساس، مطالعات طيف سنجي فرابنفش-مرئيت UV-Vis،طيفسنجيبازتابپخشيDRSو ولتامتري چرخه¬اي مربوط به رنگدانه نشان داد كه رنگدانه داراي شكاف انرژي مناسب با نيمه¬هادي است. تصويربرداري ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM)و مطالعات ولتامتري چرخه¬اي مربوط به كاتد نيز نشان دادند كه كاتد پلاتين مورد استفاده در اين كار از لحاظ الكتروشيميايي توانايي احياي حامل هاي حفره در داخل الكتروليت را داراست. مطالعاتFT-I طبف سنجي مادون قرمز تبديل فوريهR، پراش پرتو ايكس(XRD) وتصويربرداري ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM)مربوط به فوتوآند نيز مويد ساختار پايدار نيمه¬هادي مورد استفاده و ضخامت بهينه آن بود. نتايج حاصل از مطالعات فوتوولتائيك مربوط به رنگدانه شامل اندازه¬گيري¬هاي جريان-ولتاژ، ولتاژ-زمان و جريان-زمان مربوط به سلول نشان داد كه سلول مورد نظر داراي مشخصه¬هاي جريان اتصال كوتاه، ولتاژ مدار باز، فاكتور انباشت و بازدهي فوتوولتائيكمناسب تحت شرايط شدت نوري1.5AMاست. لذا مي-توان از اين رنگدانه به‌عنوان حساس كننده در سلول¬هاي خورشيدي رنگدانه¬اي استفاده نمود. واژه‌هاي كليدي: سوخت¬هاي فسيلي، انرژي¬هاي نو، سلول¬هاي خورشيدي، حساس كننده، رنگدانه آلي نفتوكينون