نویسندگان

1 مرکز تحقیقات مواد پیشرفته ، دانشکده مهندسی مواد ، واحد نجف آباد ، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، اصفهان، ایران.

2 دانشکده شیمی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

دراین پژوهش نانومیله‌های هگزاگونال اکسید روی با غلظت‌های 05/0 و025/0 مولار هگزا متیلن تترا آمین(MEA) و مدت زمان‌های 5/2 و 5 ساعت روی شیشه FTO طی فرایند هیدروترمال رشد داده شده است. ازترکیبات پروسکایت (CH3NH3PbI3) ، اسپیرو بیس فلورن متصل شده به آریل آمین Spiro-OMeTAD) ( و فلز طلا جهت ساخت سلول خورشیدی فاز جامد استفاده شده است. بررسی خواص ساختاری و اپتیکی نانومیله‌ها ازطریق میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) ، آنالیز پهنای باند انرژی (DRS) و اندازه‌گیری پارامترهای فوتوالکتروشیمیایی سلول به وسیله آنالیز ولتاژ- جریان انجام شده است. نتایج بیانگر اینست که با افزایش طول نانو‌میله‌ها از حدود میانگینnm 300 به nm650 در اثر افزایش زمان سنتز به 2 برابر، جریان مدار کوتاه افزایش یافته و در نتیجه بازده سلول از42/5 %  به 41/6 % رسیده است. از طرفی با کاهش 50 درصدی غلظت هگزا متیلن تترا آمین (MEA) میانگین قطر نانومیله‌ها از 95 نانومتر به50 نانومترکاهش یافته است که نهایتا کاهش حدود 3/1 درصدی راندمان سلول را به همراه داشته است. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که نانومیله‌های سنتزشده در مدت زمان 5 ساعت و با غلظت کامل هگزا متیلن تترا آمین(MEA) راندمان (41/6 %) را دارند و نانومیله‌های تولید شده در مدت زمان 5/2 ساعت و با غلظت نصف هگزا متیلن تترا آمین(MEA) از راندمان (98/4%) برخوردارند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of Parameters from Perovskite Solar Cells by ZnO Aligned Nanorods

نویسندگان [English]

  • Iman zehtabchi 1
  • Hamid Ghayour 1
  • Mahmoud zendehdel 1 2

1 Advanced Materials Rsearch Center , Faculty of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University Najafabad, Isfahan, Iran.

2 Advanced Materials Rsearch Center , Faculty of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University Najafabad, Isfahan, Iran. |Department of chemistry, University of isfahan, isfahan, iran.

چکیده [English]

In this research ZnO hexagonal nanorods solved in hydrothermal with 0.05M and 0.025M concentrations(MEA) has been grown at 2.5 and 5hours on the FTO. For construction of solid phase of solar cell, combination of CH3NH3PbI3, Spiro-OMeTAD and gold has been used. For investigation of structural and optical specification of nano rods by SEM, XRD, DRS and determining photo electro chemical parameters of cell by voltage-current analysis has been done. Results has been shown that efficiency is reached from 5.42% to 6.41% because of increasing the synthesis time by two times which is caused to increase the average length of nanorods from 300 nm to 650nm. By 50 percent decreasing of concentration of MEA, the average diameter of the nanorods has been decreased from 95 nm to 50 nm and finally efficiency of the cell has been 1.5% decreased. Results has also been shown that the efficiency of synthesis nanorods with fully concentration of MEA during 5 hours is 6.41% and the efficiency of produced nanorods with half of concentration of MEA during 2.5 hours is 4.98%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ZnO
  • Solar Cell
  • nanorod
  • Photoelectric Parameters
1. Law, M., Greene, L.E. , Johnson, J.C. , Saykally, R.Yang, P., Nat. Mater. 4 (2005) 455.
2. Jennings, J.R. , Peter, L.M. , “A reappraisal of the electron diffusion length in solidstat dye-sensitized solar cells”, J. Phys. Chem. C, 111 (2007) 16100– 16104.
3. Pawar, B.N. , Cai, G. , Hama, D. , Mane, R.S. , Ganesh, T. , Ghule, A. , Sharma, R. , Jadhava, K.D.,Han, S.H. , “Preparation of transparent and conducting boron-doped ZnO electrode for its application in dye-sensitized solar cells”, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 93 (2009) 524–527.
4. Yi, J., Lee, J.M. , Park, W.I. , “Vertically aligned ZnO nanorods and graphene hybrid architecture sfor high-sensitive flexible gassensors, Sens”. Actuators B: Chem. 115 (2011) 264–269 .
5. Krishnakumar, T., Jayaprakash, R., Pinna, N., Donato, N., Bonavita, A. Micali, G., Neri, G., “CO gas sensing of ZnO nanostructures synthesized by an assisted microwave wet chemical route, Sens. microwave Actuators B: Chem. 143, (2009) 198– 204.
 6. Water, W., Fang, T. H., Ji, L. W., Lee, C. C., “Effect of growth temperature on photoluminescence and piezoelectric
characteristics of ZnO nanowires”, Mater. Sci Eng. B , 158 (2009) 75–78.
7. Wang, H., Yan, K. P., Xie, J., Duan, M., “Fabrication of ZnO colloidal photoniccrystal by spin-coating method”, Mater. Sci. Semicond. Process. 11 (2008) 44–47.
8. Shen, G.Z. , Bando, Y. , Lee, C.J. , “Synthesis, Evolution of novel hollow ZnO urchins by a simple thermal evaporation process”, J. Phys. Chem. B 109 (2005)10578-10583.
9. Lee, C. W. , Lu, H. P. , Lan, C. M. and etal., “Novel zi porphyrin sensitizers for dye-sensitized solar synthesis and spectral, electrochemical, photovoltaic properties,” Chemistry: A European Journal, 15, 6, (2009). 1403–1412.
10. tzel, M. Gr. , “Solar energy conversion by dyesensitized photo-a voltaic cells,” Inorganic Chemistry, 44, 20, (2005) , 6841– 6851.
11. Zhang. R., Thesis, M.Sc., Miami University,"Zinc oxide thin films for dye-sensitized solar cell applications",USA,2007.
12. Gao, Y. , Nagai, M. , "Morphology evolution of ZnO thin films from aqueos solutions and their applicationtosolarcells",Langmuir, 22, 8, 2006.
13. Shinde, S.D. , Patil, G.E. , Kajale, D.D. , Gaikwad, V.B. , Jain, G.H. , “Synthesis of ZnO nanorods by spraypyrolysis for H2S gassensor”, J. Alloys Compd.528 (2012)109-114.
14. Feng, Q.J. , Hu, L.Z. , Liang, H.W. , Feng, Y. , Wang, J. Sun, J.C. , Zhao, J.Z. , Li, M.K. , Dong, L.,“Catalyst-free growth of well-aligned arsenicdopedZnO nanowires by chemicalvapordeposition method , Appl. Surf. Sci. 257 (2010) 1084–1087. 
15. Singh, J. , Patil, S.S. , More, M.A. , Joag, D.S. , Tiwari, R.S. , Srivastava, O.N. , “Formatio of aligned ZnO nanorods on self-grown ZnO template and its enhanced field emission characteristics, Appl. Surf. Sci. 256 (2010) 6157– 6163.
16. Duan, X.F. , Lieber, C.M. , “General synthesis compound semiconductor nanowire”. , Adv. Mater.12(2000) 298–302.
 17. Polsongkrama, D., Chamninok, P., Pukird, S., . Chow, L., Lupan, O., Chai, G., Khallaf, H., Park, S., Schulte, A., “Effect of
synthesis conditions on the growth of ZnO nanorods via hydrothermal method”, Physica B 403 (2008) 3713–3717.
18. Chander, R. , Raychaudhuri, A.K. , “Electrodeposition of aligned arrays of ZnO nanorods in aqueous solution, Solid State Commun”. 145 (2008) 81–85.
19. Chen, Y.J. , Zhu, C.L. , Xiao, G. , “Ethanol sensing characteristics of ambient temperature  sonochemically synthesized ZnO nanotubes”, Sens. Actuators B 129 (2008) 639–642. 
20. Liu, B., Zeng, H.C. , “Fabrication of ZnO dandelions via a modified Kirkendall process”,  J. Am. Chem. Soc. , 126 (2004) 16744-16746.
21. Premalala , E.V.A , and etal, “conductivity enhanced-p-CuSCN and its application in dyesensitized solid-state solar cells”, Journal of Power Sources, 203 (2012) 288– 296.

22 .مسعود صلواتی نیاسری " سلول های خورشیدی نانو ساختار" 1389،دانشگاه کاشان .

23. Kim, H.-S., Lee, C.-R.; Im, J.-H., Lee, K. B., Moehl, T., Marchioro, A. , Moon, S. J. , Humphry Baker, R., Yum, J.-H. , Moser, J.-E., Grätzel, M., Park, N.-G. , Scientific Reports 2012, 2, 591.
24. Lee, M. M., Teuscher, J., Miyasaka, T., Murakami, T. N., Snaith, H. , Science 2012, 338,643–647.
25. Yanfa Yan etal., Appl. Phys. Lett. 104 (2014) 63903
26. ح . غیور، ا . نکوبین ، ش .میردامادی ، ح .رضایی، "بررسی اثر غلظت پیش ماده بر میکرو نانو میله های اکسید روی" هفتمین کنگره سرامیک ایران، 1388.
 
.27. Jing, Z. J. Yu., "Microwave-assisted synthesis and characterization of ZnO anorodarrays" , ,Trans. Nonferrous Met. Soc. China , 19, 2009, 8-15.
28. Sze, S. M. , Semiconductor Devices Physics and Technology, Wiley, New York, 1985.