مطالعه اثر الکترولیت بر عملکرد سلول خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا بر پایه مواد رنگزای ایندولینی

حسین نژاد, مژگان; قرنجیگ, کمال الدین

doi:10.30501/jamt.2017.70335

نویسندگان

¹ موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش، گروه پژوهشی مواد رنگزای آلی، تهران، ایران.

² موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش، قطب علمی رنگ، تهران، ایران.

https://doi.org/10.30501/jamt.2017.70335

چکیده

دو ماده رنگزای آلی بر پایه ایندولین به عنوان ماده حساس به نور حاوی فنوتیازین به عنوان گروه الکترون دهنده و آکریلیک اسید (ماده رنگزای 1) و سیانوآکریلیک اسید (ماده رنگزای 2) به عنوان گروه الکترون گیرنده تهیه شد. خواص اسپکتروسکوپی مواد رنگزای سنتز شده در محلول و در حالت جذب شده بر روی اکسید روی مورد مطالعه قرار گرفت. طول موج ماکزیمم جذب ماده رنگزای آلی در محلول 412 و 424 نانومتر و بر روی لایه اکسید روی 429 و 438 نانومتر است. حداکثر زمان جذب مواد رنگزا بدون تجمع و رسوب بر روی فوتوالکترود اکسید روی در حدود 10 ساعت است. اثر حضور یون لیتیم و نسبت ترکیب مخلوط ید/تری‌یدید به عنوان الکترولیت بر عملکرد سلول خورشیدی بررسی شد. افزایش غلظت یون‌های لیتیوم در الکترولیت سبب کاهش باند هدایت اکسید روی شده که تاثیر مستقیمی در پدیده بازترکیب دارد. بالاترین راندمان تبدیل برای ماده رنگزای 2 در حضور یون لیتیم با غلظت یک میلی‌مول و در حدود 5/17% به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of Effect Electrolyte on Performance of Dye-Sensitized Solar Cells Based on Indoline Dyes

نویسندگان [English]

M. Hosseinnezhad ¹ ²
K. Gharanjig ¹ ²

¹ Institute for Color Science and Technology, Department of Organic Colorants, Tehran, Iran. |Institute for Color Science and Technology, Center of Excellence of Color Science and Technology, Tehran, Iran.

² Institute for Color Science and Technology, Department of Organic Colorants, Tehran, Iran. |Institute for Color Science and Technology, Center of Excellence of Color Science and Technology, Tehran, Iran.

چکیده [English]

Two organic dyes based on indoline were prepared as photosensitizer contain phenothiazine as the electron donor group and acrylic acid (Dye 1) and cyanoacrylic acid (Dye 2) as the electron acceptor anchoring. Spectrophotometric measurements of the synthesized dyes in solution and on a ZnO substrate were carried out in order to assess changes in the status of the dyes. The wavelength of maximum absorption of dye 1 and dye 2 in solution are 412 nm and 424 nm and on ZnO films are 429 nm and 438 nm, respectively. Maximum dye adsorption time around 10h could be utilized with minimum aggregation or precipitation of the dye on photoelectrode substrate. The effect of Li ions and composition of the iodide/triiodide based electrolyte on the performance of DSSCs were investigated. A high concentration of Li ions in electrolyte was found to be shift the ZnO conduction band edge to more negative potentials that have a direct effect on recombination phenomena. The Maximum conversion efficiency was achieved for dye 2 in the presence of 1mM Li ions around 5.17%.

کلیدواژه‌ها [English]

Indoline
Dye-sensitized solar cell
ZnO
Electrolyte

مراجع

1. Xu, H., Tao, X., Wang, D., Zheng, Y., Chen, J., Enhanced efficiency in dye-sensitized solar cells based on TiO2 nanocrystal/nanotube double-layered films, Electrochimica Acta, 2010, 55, 2280–2285.

2. O'Regan, B., Grätzel, M., A low cost, high efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO₂ films, Nature, 1991, 353, 737-740.

3. Hosseinnezhad, M., Moradian, S., Gharanjig, K., Synthesis and characterization of two new organic dyes for dye-sensitized solar cells, Synthetic Commun, 2014, 44, 779-787.

4. Hosseinnezhad, M., Moradian, S., Gharanjig, K., Synthesis and application of two organic dyes for dye-sensitized solar cells, Progress in Color, Colorants and Coatings Journal, 2013, 6, 107-109.

5. Groningen, R., Fullerene based Organic Solar Cells, Timisoara, Romaine, 1978, 154-157.

6. Park, S.S., Won, Y.S., Choi, Y.C., Kim, J.H., Molecular Design of Organic Dyes with Double Electron Acceptor for Dye-Sensitized Solar Cell, Energy Fuel, 2009, 23, 3732-3736.

7. Chen, Y., Wu, T.Y., Synthesis, optical and electrochemical properties of luminescent copolymer containing N-hexyl-3,8-iminodibenzyl chromophores, Polymer, 2001, 42, 9895-9901.

8. Mishra, A., Fischer, M.K., Bauerle, P., Metal-Free Organic Dyes for Dye-Sensitized Solar Cells: From Structure: Property Relationships to Design Rules, Angewandte Chemie International Edition, 2009, 48, 2474-2499.

9. Wang, Z.S., Koumura, N., Cui, Y., Takahashi, H., Sekiguchi, A., Mori, T., Kubo, A., Furube, M., Hara, K., Hexylthiophene Functionalized Carbazole Dyes for Efficient Molecular Photovoltaics: Tuning of Solar-Cell Performance by Structural Modification, Chemistry of Materials, 2008, 20, 3993-4003.

10. Wu, T., Tsao, M., Chen, F., Su, S., Chang, C., Wang, H., Lin, Y., Yang, W., Sun, I., Synthesis and Characterization of Organic Dyes Containing Various Donors and Acceptors, International Journal of Molecular Sciences, 2010, 11, 329-353.

11. Hosseinnezhad, M., Moradian, S., Gharanjig, K., Afshar Taromi, F., Synthesis and characterisation of eight organic dyes for dye sensitised solar cells, Material Technology, 2014, 29, 112-117.

12. Quintana, M., Marinado, T., Nonomura, K., Boschloo, G., Hagfeldt, A., Organic chromophore-sensitized ZnO solar cells:Electrolyte-dependent dye desorption and band-edge shifts, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2009, 202, 159-163.

13. حسین نژاد، م.، مرادیان، س.، قرنجیگ، ک.، بررسی خواص فوتولتاییک سلولهای خورشیدی بر پایه مواد رنگزای ایندولینی، نشریه علمی-پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 1394، 9، 307-312.

14. Hallas, G., Towns, A.D., Dyes derived from aminothiophenes, Dyes and Pigments, 1997, 33, 319-336.

15. Shaki, H., Gharanjig, K., Rouhani, S., Khosravi, A., Synthesis and photophysical properties of some novel fluorescent dyes based on naphthalimide derivatives, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2010, 216, 44-52.

16. Keis, K., Lindgren, J., Lindquist, S.E., Hagfeldet, A., Studies of the Adsorption Process of Ru Complexes in Nanoporous ZnO Electrodes, Langmuir, 2000, 16, 4688-4694.

17. Andrienko, D., Cyclic Voltammetry, John Wiely & Sons publication, New York. 2008, 3-12.

18. Redmond, G., Fitzmaurice, D., Spectroscopic determination of flatband potentials for polycrystalline titania electrodes in nanoaqueius solvent, The Journal of Physical Chemistry, 1993, 97, 1426-1430.

19. Liu, Y., Hagfeldt, A., Xiao, X.R., Lindquist, S. E., Investigation of influence of redox species on the interfacial energetics of a dye-sensitized nanoporous TiO₂ solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells, 1998, 55, 267-281.

20. Fredin, K., Nissfolk, J., Boschloo, G., Hagfeldet, A., The influence of cations on charge accumulation in dye-sensitized solar cells, Journal of Electroanalytical Chemistry, 2007, 609, 55-60.

21. Bisquert, J., Fabregat-santiago, F., Mora-Sero, I., Belmonte, G., Gimennez, S., Electron lifetime in dye-sensitized solar cells: Theory and interpretation of measurement, The Journal of Physical Chemistry, 2009, 113, 17278-17296.

22. Ching, Y., Chen, R., Shen, P., Chen, P., Guo, T., Extension lifetime for dye-sensitized solar cells through multiple dye absorption/desorption process, Journal of Power Sources, 2013, 225, 257-262.

مواد و فناوری‌های پیشرفته

مطالعه اثر الکترولیت بر عملکرد سلول خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا بر پایه مواد رنگزای ایندولینی

مراجع

مراجع

دوره 5، شماره 3
آذر 1395
صفحه 11-16

مطالعه اثر الکترولیت بر عملکرد سلول خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا بر پایه مواد رنگزای ایندولینی

مراجع

مراجع

دوره 5، شماره 3آذر 1395صفحه 11-16

دوره 5، شماره 3
آذر 1395
صفحه 11-16