نویسنده

استادیار، پژوهشگاه مواد و انرژی، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته

چکیده

سلول‌های خورشیدی رنگینه‌ای توسط پوشش‌های مزومتخلخل منظم دی اکسید تیتانیم ساخته و عملکرد آنها ارزیابی شد. بررسی خصوصیات ساختاری پوشش‌ها توسط پراش پرتو ایکس مشخص ساخت که فاز آناتاز در دمای C° 300 جوانه زده و با افزایش دما تا C° 700 تبلور می‌یابد. مساحت سطح ویژه پوششها با افزایش دمای آنیل از 400 به C° 600 از 43/163 به m2/g 15/87 کاهش و میانگین اندازه تخلخل‌ها از 05/5 به nm 75/8 افزایش یافته است. میزان جذب پوشش ها در محدوده مرئی با افزایش دمای آنیل افزایش یافته و لبه جذب آنها به سمت طول موج های بزرگتر جابجا شده است. ارزیابی عملکرد سلول‌های ساخته شده از پوشش‌های مزومتخلخل منظم دی اکسید تیتانیم در ضخامت‌های مختلف مشخص ساخت که با افزایش ضخامت از 7/0 تا mμ 7/1 جریان اتصال کوتاه از 59/2 به mA/cm2 05/8 افزایش می‌یابد اما افزایش بیشتر ضخامت موجب کاهش جریان اتصال کوتاه می‌شود. بیشترین بازده سلول در ضخامت mμ 7/1 برابر 61/3% به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Fabrication and characterization of dye-sensitized solar cell based on ordered mesoporous TiO2 films

نویسنده [English]

  • Benyamin Yarmand

Department of Nanotechnology and Advance Materials, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran

چکیده [English]

Dye-sensitized solar cells based on ordered mesoporous TiO2 films were fabricated by sol-gel technique. X-ray diffraction (XRD) analysis revealed that anatase phase was crystallized at 300 °C with initially crystallite size 3.2 nm and the crystallization was improved to 700 °C. Surface area analysis showed that the specific surface area of the films decreased from 163.43 to 87.15 m2/g and the pore size increased from 5.05 to 8.75 nm as the annealing temperature increased from 400 to 600 °C. The transmittance spectra that measured by UV/Vis spectrophotometer revealed that the transmittance maxima of the films decreased in the visible region and the absorption edges shifted to longer wavelengths. Photovoltaic measurements showed that the power conversion efficiency of the films initially enhanced to the maximum value of 3.61% with the increasing film thickness to 1.7 μm and then declined when the film thickness increased further.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dye-sensitized solar cell
  • TiO2
  • Ordered mesoporous films
  1. Grätzel, M., Dye-sensitized solar cells, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 2003, 4, 145.
  2. Wang, H., Liu, Y., Xu, H., Dong, X., Shen, H., Wang, Y., Yang, H., An investigation on the novel structure of dye-sensitized solar cell with integrated photoanode, Renewable Energy, 2009, 34, 1635.
  3. Gan, W.Y., Zhao, H., Amal, R., Photoelectrocatalytic activity of mesoporous TiO2 thin film electrodes, Applied Catalysis A: General, 2009, 354, 8.
  4. Zhang, Q., Cao, G., Nanostructured photoelectrodes for dye-sensitized solar cells, Nano today, 2011, 6, 91.
  5. Cullity, B.D., Elements of X-ray diffraction, Addison-Wesley Publishing Company Inc, London, 1978.
  6. Yun, H., Miyazawa, K., Honma, I., Zhou, H., Kuwabara, M., Synthesis of semicrystallized mesoporous TiO2 thin films using triblock copolymer templates, Sci. and Eng. C, 2003, 23, 487.
  7. Negishi, N., Takeuchi, K., Structural changes of transparent TiO2 thin films with heat treatment, Lett.,1999, 38, 150.
  8. Wark, N., Tschirch, J., Bartels, O., Bahnemann, D., Rathousky, J., Photocatalytic activity of hydrophobized mesoporous thin films of TiO2, Mesopor. Mater., 2005, 84, 247.
  9. Sreemany, M., Sen, S., A simple spectrophotometric method for determination of the optical constants and band gap energy of multiple layer TiO2 thin films, Materials Chemistry and Physics, 2004, 83, 169.
  10. Wang, H., Liu, Y., Xu, H., Dong, X., Shen, H., Wang, Y., Yang H., An investigation on the novel structure of dye-sensitized solar cell with, integrated photoanode, Renewable Energy,2009, 34, 1635.