ساخت سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه و بررسی اثر مواد افزودنی(نانولوله های کربنی) روی خواص ان

سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه که نسل سوم سلول های خورشیدی می باشند به دلیل فرایند ساخت ارزان، ساخت ساده و بازده تبدیل فوتون به نور بالا و سایر مزایا نسبت به سلول های نسل های دیگر، اهمیت زیادی پیدا کرده اند. جهت افزایش بازده این سلول ها راهکارهای مختلفی مورد بررسی قرار گرفته است که یکی از آن ها افزودن نانولوله های کربنی به بخش های مختلف سلول می باشد. در پروژه حاضر نیز تلاش شد تا با افزودن نانولوله های کربنی به بخش های مختلف سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه، کنترل شرایط ساخت الکترودها و بهبود عملکرد الکترود دی-اکسیدتیتانیم بازده سلول بهبود یابد. بدین منظور ابتدا الکترود سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه با استفاده از خمیر دی اکسید تیتانیم که شامل نانو ذرات دی اکسید تیتانیم با ابعاد 20 نانومتر بود، به روش لایه نشانی نواری تهیه شد و سینتر گردید. پس از سرد شدن و حساس سازی در محلول رنگدانه n719 در مرحله بعد این الکترود با الکترود پلاتینی ساخته شده، به صورت ساندویچی به هم متصل گشتند و الکترولیت از طریق سوراخ های موجود در الکترود پلاتینی به داخل سلول تزریق شد. جهت بهبود عملکرد سلول، الکترود های دی اکسیدتیتانیم با ضخامت های مختلف ساخته شدند و سلول های ساخته شده از این الکترود ها مورد بررسی قرار گرفتند. علاوه بر این جهت بهبود عملکرد الکترود دی اکسیدتیتانیم از تتراکلرید تیتانیم استفاده شد. سه الکترود دی اکسیدتیتانیم ، بدون تترا کلرید تیتانیم، با عملیات سطحی ثانویه و با عملیات اولیه و ثانویه تترا کلرید تیتانیم ساخته شدند. علاوه بر موارد ذکر شده تاثیر سرعت و دمای خشکایش الکترود ها و افزودن حلال های مختلف بر کیفیت سطح الکترود دی اکسیدتیتانیم نیز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین جهت بهبود عملکرد سلول خورشیدی از نانولوله های کربنی در الکترود زیرین، الکترولیت و الکترود دی اکسیدتیتانیم استفاده شد. نتایج نشان دادند که افزایش ضخامت الکترود دی اکسیدتیتانیم موجب افزایش سطح الکترود و در نتیجه افزایش میزان رنگدانه ها و عملکرد سلول می گردد و بهترین بازده برای سلولی با ضخامت بهینه 5/7 % به دست می آید. همچنین سلول ساخته شده با الکترودی که تحت عملیات سطحی اولیه و ثانویه تترا کلرید تیتانیم قرار گرفته بود، به دلیل بهبود اتصال ذرات دی-اکسیدتیتانیم و انتقال بهتر حامل ها بهترین عملکرد(1/5 %) را نشان داد. نتایج بررسی شرایط خشکایش نیز نشان دادند که سرعت خشکایش میانگین و دمای خشکایش 130 درجه سانتی گراد(1/5%) و استفاده از حلال استیل استون(5/3%) بهترین عملکرد را برای سلول خورشیدی ایجاد می کند. علاوه بر این با استفاده از الکترود زیرین نانولوله های کربنی – پلاتین(5/8%) و الکترولیت کامپوزیتی نانولوله های کربنی – الکترولیت یدید(1/7%) در سلول خورشیدی عملکرد سلول بهبود یافت. همچنین افزودن نانولوله های کربنی به الکترود دی اکسیدتیتانیم(9/3%) نیز نشان داد که این نانولوله ها موجب کاهش ترک های سطح لایه دی اکسیدتیتانیم و افزایش کیفیت سطح می گردند.