بررسی عوامل موثر بر عملکرد الکترودهای نانوساختار دی اکسید تیتانیم سنتز شده به روش الکتروشیمیایی در سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگدانه های نوری

در این پایان نامه سعی نموده ایم سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگدانه (dsscs) را تولید نموده و به بررسی عوامل موثر بر عملکرد سلول های مورد نظر بپردازیم. این نوع از سلول های خورشیدی در واقع نسل سوم سلول های خورشیدی تشکیل می دهند. سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه دارای اجزای مختلفی از قبیل الکترود کار، الکترود کمکی، رنگدانه و الکترولیت می باشند که هر یک از این اجزا به نوبه خود می توانند بر عملکرد و بازدهی سلول تاثیر بگذارند. از میان اجزای فوق الذکر، در این پژوهش به بررسی و تحقیق در رابطه با الکترود کار پرداخته شده که یکی از اجزای مهم در ساخت dsscs می باشد. الکترود کار شامل یک بخش نیمه رسانا است که معمولا تیتانیم دی اکسید (tio2) می باشد. در تحقیقات انجام شده به بررسی ساختار و اندازه اجزای سازنده لایه tio2 می پردازیم. لایه مورد نظر با استفاده از روش الکتروفورز بعنوان یک روش قابل کنترل بر روی سطح شیشه رسانا نشانده می شود. مشاهدات حاکی از ایجاد ترک خوردگی در لایه های ایجاد شده می باشد. بنابراین با تغییر روش مراحل لایه نشانی به روش الکتروفورز بدون افزودن ترکیبات مختلف ساختار لایه ها و روش لایه نشانی بهینه گردید. در جایی دیگر پارامترهای مختلفی از قبیل ضخامت، میزان تخلخل لایه و ضریب زبری لایه های تشکیل شده و تاثیر آنها بر عملکرد سلول های خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که ضخامت و یکنواختی لایه ها تاثیر بسزایی بر بازدهی و عملکرد سلول خورشیدی دارا می باشند. سپس با استفاده از تکنیک طیف سنجی الکتروشیمیایی امپدانس (eis) بهبود پارامترهای فیزیکی در لایه های بدون ترک خوردگی نسبت به لایه های دارای ترک خوردگی مورد بررسی قرار گرفت؛ که به این طریق عوامل موثر بر افزایش بازدهی سلول های مشخص گردید. در بخش دیگری از مطالعات انجام شده، نانوساختارهای یک بعدی (نانومیله ها) tio2 به روش هیدروترمال از نانوذرات تولید گردید و عملکرد آنها در ساخت dsscs مورد بررسی قرار گرفت. از طرف دیگر به بررسی تاثیر دما، زمان و غلظت قلیا در تولید نانومیله ها و بازدهی سلولهای خورشیدی ساخته شده از آنها پرداخته شد. نتایج نشان داد که از نانومیله ها به صورت مخلوط با نانوذرات برای استحکام لایه نیمه رسانا، بالا بردن انکسار نور در لایه و سرعت بخشیدن به انتقال الکترون در لایه تیتانیم دی اکسید موثر هستند ولی به تنهایی بازدهی مناسبی ندارند. در قسمتی دیگر از این تحقیقات، تاثیر اندازه نانوذرات بر میزان رنگدانه جذب شده و بازدهی سلولهای خورشیدی بررسی گردید. بخش دیگری از این پژوهش به مطالعه تاثیر وجود نانوذرات بزرگ برای انکسار بیشتر نور در بستر نانوذرات کوچک اختصاص داده شد. که در این رابطه مخلوط های متعدد با درصد متفاوتی از نانوذرات بزرگ در ساخت سلولهای خورشیدی استفاده و بازده آن بررسی گردید. نتایج حاصله نشان داد که نانوذرات بزرگ برای افزایش انکسار نور و بالا بردن بازدهی در مخلوط با نانوذرات کوچک بسیار موثر می باشند