مطالعه و بررسی سلولهای خورشیدی حساس شده توسط رنگینه های نانومتری

این پایان نامه نوع جدیدی از سلولهای خورشیدی فوتوولتائیک بر اساس الکترود دی اکسید تیتانیوم نانوکریستالی حساس شده با رنگدانه ی طبیعی را معرفی می کند. بر خلاف سلولهای خورشیدی رایج، که جذب نور ناشی از برانگیختگی شکاف انرژی نیمرسانا می باشد، tio2 با شکاف انرژی عریض نسبت به طیف مرئی شفاف است. در این سلولهای خورشیدی نور بوسیله ی رنگدانه ی (رنگدانه های طبیعی یا ترکیبات روتنیوم) متصل شده به سطح نیمرسانا جذب می شود. جدایی بار بوسیله ی تزریق الکترون از مولکول رنگدانه ی برانگیخته به نوار رسانش tio2 روی می دهد، و با احیای سریع رنگدانه ی اکسید شده بوسیله ی الکترولیت ادامه می یابد. در حالی که بازده سلولهای خورشیدی بلوری رایج توسط بازترکیب حاملها در مرز بلورها و نیز نقصها و ناخالصیهای شبکه محدود شده است، tio2 تنها به عنوان رسانا برای حاملهای اکثریت (الکترونهای تزریق شده) عمل می کند، طوری که بازترکیب در نیمرسانا در این سلولهای خورشیدی وجود ندارد. در این پایان نامه ما اصول نظری و تجربی، مولفه های مختلف تشکیل دهنده ی سلولهای خورشیدی نانوکریستالی حساس شده به رنگدانه را بررسی کرده ایم. در فصل اول جریان رایج بر سلولهای خورشیدی را بطور خلاصه مرور رده و با معرفی سلولهای فوتوالکتروشیمیایی به پایان می بریم. در فصل دوم اصول عملکرد سلولهای خورشیدی رنگدانه ای را ارائه می دهیم و فرآیندهای انتقال بار، تزریق الکترون، احیاء رنگدانه و واکنشهای بازترکیب را معرفی می کنیم. در فصل سوم اجزای سازنده ی سلولهای خورشیدی رنگدانه ای را با جزئیات بررسی می کنیم. در فصل چهارم اصول تجربی این سلولها را بیان می کنیم. ابزار و وسایل لازم جهت و ساخت و مشخصه یابی سلولها را معرفی می کنیم. در نهایت در فصل پنجم نتایج حاصل از ساخت و مشخصه یابی این سلولها را ارائه داده و بازده سلولهای ساخته شده را با یکدیگر مقایسه می کنیم.