15310

85469584765464

بررسي عملكرد سلول¬هاي خورشيدي حساس به رنگ با استفاده از تركيب رنگدانه ها و نانو ذرات فلزي

كارشناسي ارشد

فيزيك گرايش حالت جامد

فروردين ماه 1394

فروردين ماه 1394

دكتر محمد رضا زماني ميمياني

دكتر ياسر عبدي

چكيده سلول¬هاي خورشيدي رنگدانه¬اي كه از مهم¬ترينِ انواع سلول¬هاي خورشيدي نانو ساختار است، در سال¬هاي اخير توجه محققان بسياري را به خود جلب كرده است. محققان زيادي در راستاي بهبود راندمان سلول¬هاي خورشيدي رنگدانه¬اي به عنوان سلول خورشيدي نسل سوم، روش¬هاي بسياري را مورد آزمايش و تحقيق قرار داده¬اند. يكي از رايج¬ترين زمينه¬هاي تحقيقاتي در اين راستا، افزايش جذب نور در داخل سلول¬هاي خورشيدي رنگدانه¬اي است كه در قالب مديريت فوتون در داخل سلول خورشيدي مطرح مي¬شود. افزايش ميزان جذب نور در داخل سلول، مي¬تواند در ميزان توليد جريان الكتريسيته توليدي، تأثير انكار ناپذيري داشته باشد. خاصّه در مورد سلول¬هاي خورشيدي رنگدانه¬اي اين موضوع اهميت بسيار زيادي پيدا مي¬كند. زيرا رنگدانه¬ها كه به عنوان جاذب¬هاي نور در اين سلول¬ها ايفاي نقش مي¬كنند، توانايي جذب تنها قسمتي از طيف نور خورشيد را دارند و از اين نقطه نظر، داراي ضعف هستند. از اين رو يكي از علايقمان دراين راستا، تلاش در افزايش جذب نور بوده است. در اين زمينه¬، تركيب دو نوع رنگدانه¬ي N719 و پروفرين (TCPP) كه داراي پيك جذبي در نواحي مختلف هستند را مورد بررسي قرار داديم. اين كار نتيجه¬ي دلخواهي نداشت و باعث افت راندمان سلول از مقدار %3/7 به مقدار %35/0 شد كه دليل اين اثر نامطلوب، عدم توانايي الكتروليت در احيا كردن رنگدانه¬ي پروفرين است. در ادامه، خاصيت پلاسموني سطحي نانو ذرات نقره را در داخل سلول بررسي كرديم. همانگونه كه انتظار ميرفت برهم كنش ميدان الكترومغناطيس تقويت شده در اطراف نانو ذرات نقره با ملكول¬هاي رنگدانه، باعث افزايش ميزان جذب و متعاقبأ باعث افزايش راندمان سلول خورشيدي شد. با اين كار، ميزان راندمان سلول در بهترين حالت خود، از مقدار %3/7 براي سلول معمولي، به مقدار %9/8 براي سلول خورشيديِ حاوي %6/0 وزني نانو ذرات نقره بدست آمد. دليل اين افزايش راندمان، افزايش ميزان جريان به¬خاطر اثرات تشديد پلاسمون¬هاي سطحي نانو ذرات نقره و نيز افزايش ولتاژ مدار باز سلول، به خاطر پديده¬ي شارژ الكتريكي نانو ذرات است. كليد واژه : سلول‌هاي خورشيدي رنگدانه‌اي– پلاسمون¬هاي سطحي جايگزيده– ساختار هسته- پوسته نانو ذرات نقره– كنترل اندازه نانو ذرات نقره