19728

۱۹۷۲۸

لايه نشاني چارچوب هاي فلز-آلي نانومتخلخل برپايه پورفيرين TCPP و كاربرد آن به عنوان سلول خورشيدي

كارشناسي ارشد

شيمي معدني

۹۵-۹۷

۱۳۹۷/۷/۹

دكتر رحمت االله رحيمي

دكتر وحيد صفري فرد

شيمي

چارچوب هاي فلز الي گونه اي از نانو ساختارها مي باشند كه از اتصال دهنده ها و گره هاي مختلف تشكيل شده كه بر حسب نوع كاربرد و ويژگي هاي مورد نظر مي‌توان آنها را سنتز كرد. يكي از اشكال مورد استفاده از چارچوب هاي فلز آلي تهيه نانو فيلم از انها با روش هاي مختلف و لايه نشاني آنها روي سطوح مختلف ميباشد. بدين منظور در اين پروژه از چارچوب‌هاي فلز-آلي بر پايه پورفيرين TCPP براي لايه نشاني استفاده شد. روش سنتز چارچوب فلز-آلي انتخاب شده، به صورت روش درجا مي‌باشد كه طبق آن واحدهاي ساختاري چارچوب فلز-آلي به ترتيب برروي سطوح مورد نظر لايه‌نشاني شدند تا در نهايت اولين لايه از چارچوب فلز-آلي را تشكيل دهند. به منظور بررسي كاربردي از انجام اين پروژه، از چارچوب فلز-آلي لايه‌نشاني شده برروي سطوح، در حوزه سلول‌هاي خورشيدي استفاده و مورد بررسي قرار گرفت. از بين انواع سلول خورشيدي، در اين پروژه سلول خورشيدي رنگدانه‌اي انتخاب گرديد. براي مقايسه نتايج آزمون جريان-ولتاژ كه اصلي‌ترين آزمون سلول‌هاي خورشيدي مي‌باشد، تعداد لايه‌هاي مختلف لايه‌نشاني شده برروي سطوح مورد نظر، تعداد 3، 5 و 7 لايه از چارچوب فلز-آلي لايه‌نشاني شد و نتايج آن مورد بررسي قرار گرفت. همچنين به منظور تاثير زير‌لايه‌هاي مختلف در شدت جريان و ولتاژ توليد شده، دو نوع زير لايه مورد بررسي آزمايشگاهي قرار گرفت: 1)زيرلايه تيتانيوم دي اكسيد 2)زيرلايه تيتانيوم دي اكسيد-گرافن اكسيد دوب شده با نيتروژن پس از بررسي آزمون‌هاي آزمايشگاهي مختلف برروي ساختار چارجوب فلز-آلي لايه‌نشاني شده، اثبات گرديد كه روش سنتز درجا نانوفيلم چارچوب فلز-آلي برپايه پورفيرين به صورت موفقيت‌آميزي كاملا منظم تشكيل شده‌است و همچنين پس از بررسي آزمون فتوولتائيك سلول ساخته شده با تعداد لايه‌هاي مختلف چارچوب فاز-آلي و نيز 2 نوع زيرلايه‌اي كه استفاده شده است، مشخص گرديد كه افزايش تعداد لايه‌هاي چارچوب فلز-آلي از 3 لايه به 7 لايه و نيز افزايش گرافن اكسيد و نيتروژن دوب شده به ساختار تيتانيوم دي اكسيد، به ترتيب باعث افزايش جريان توليدي (پس از افزايش تعداد لايه‌ها و افزايش گرافن اكسيد) و افزايش محدوده‌ي طول موج جذبي فوتون و در نتيجه باعث افزايش بازده‌ي نهايي سلول شده‌اند. واژه هاي كليدي: چارچوب هاي فلز-آلي، نانو فيلم، لايه نشاني نانو فيلم، پورفيرين، سلول خورشيدي رنگدانه‌اي

1397/09/12

Deposition of metal-organic framework of porphyrin TCPP-based nanoparticles and its application as a solar cell

12/3/2018 12:00:00 AM

Metal-organic frameworks are a kind of nanostructures that are composed of various linkers and nodes, which can be synthesized according to the type of application and the desired properties. One of the forms used in metal-organic frameworks is the production of nano films from them with different methods and their layers on different surfaces. For this purpose, the metal-organic framework based on TCPP porphyrin was used for the deposation. The method of the structure of the selected metal-metal framework is in situ method in which the metal-organic framework structures are arranged on the surfaces, respectively, to form the first layer of metal-organic structure. In order to investigate the application of this project, the metal-organic framework layered on the surfaces was used in the solar cell domain. To compare the I-V test, which is the main test of solar cells, the number of layers deposited on the desired levels, layers 3, 5 and 7 layered from the metal-organic framework, and the results were investigated. In order to influence the different substrates in the intensity of the current and the generated voltage, two types of sub-layers were investigated: 1) Titanium dioxide substrate 2) Titanium Dioxide-Graphene oxide Doped Nitrogen Substrate. After different laboratory tests on the metal-organic framework structure, it was proved that the in-site synthesis of nanofilms of porphyrin-based metal-organic framework was successfully formed and also after the photovoltaic test of the cell made with the number of different layers of the metal organic framework, as well as 2 types of substrates that have been used, It was found that increasing the number of layers of metal-organic framework from 3 layers to 7 layers, as well as increasing the graphene oxide and nitrogen doped to the structure of titanium dioxide, respectively, increased production current intensity (after increasing the number of layers and increasing the graphene oxide) and increasing The photon absorption wavelength range has increased the cell's ultimate efficiency. Keywords: Metal-organic frameworks, nano film, deposatio nano film, porphyrin, Dye-sensitized solar cell