ساخت سلول های خورشیدی رنگدانه ای مبتنی بر نانوذرات tio2، بررسی روش های تهیه فتوآند به منظور افزایش بازدهی

پایان نامه
چکیده

چکیده: در این پژوهش به معرفی، مطالعه اصول کارکرد و همچنین ساخت سلولهای خورشیدی نانوساختاری رنگدانه ای که متعلق به نسل سوم سلولهای خورشیدی است پرداخته می شود. درابتدا با معرفی انواع مختلف سلولهای خورشیدی و نحوه کارکرد آنها، روشهای متداول تبدیل نور خورشید به الکتریسیته توضیح داده می شود. سپس سلول خورشیدی رنگدانه ای که شامل فوتوالکترود نانوساختاری از نیمه رسانای tio2، رنگدانه n719، الکترولیت شامل زوج اکسایش-کاهش i-/i3- و همچنین الکترود پلاتین است معرفی شده و نحوه کارکرد و مراحل کلی ساخت آن بررسی می گردد. در ادامه، مروری بر تحقیقات انجام گرفته در این حوزه انجام می گردد. در بخش کارهای عملی علاوه بر انجام تمامی مراحل ساخت و تهیه سلولهای خورشیدی رنگدانه ای و گسترش تکنیکهای ساخت، مطالعه و تهیه فوتوالکترود نانوساختاری سلول با استفاده از نانوذرات نیمه رسانای tio2 انجام می گیرد. در ابتدا نحوه تهیه خمیر با استفاده از نانوذرات tio2-p25، که شامل ذراتی با اندازه های nm25-20 هستند در محیط های آبی و همچنین در محیط اتانولی و بر مبنای استفاده از ترپینئول انجام می گیرد. سپس با کنترل شرایط تهیه خمیر و بهبود آن، خمیر tio2 به روش لایه نشانی دکتر-بلید بر سطح زیرلایه شیشه ای fto/شیشه لایه نشانی می شود. با تهیه الکترود کاتد با لایه نشانی پلاتین بر سطح زیرلایه fto/شیشه به روش انداختن قطره و حرارت دهی و انجام سایر مراحل ساخت، سلولهای خورشیدی رنگدانه ای مورد مطالعه قرار می گیرند. عوامل مهمی مانند محیط تهیه خمیر tio2 و تاثیر آن بر کیفیت فوتوالکترود، تاثیر اولتراسونیک بر خواص خمیر tio2 و در نتیجه بر خصوصیات فوتوالکترود و همچنین ضخامت لایه فوتوالکترود و نوع تاثیر نهایی این عوامل بر بازدهی سلولهای خورشیدی رنگدانه ای بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که فوتوآند های تهیه شده با استفاده از خمیرtio2 تهیه شده در محیط اتانولی و بر مبنای ترپینئول پراکندگی کمتر نور و جذب رنگ مناسبی دارند. این پراکندگی نور با استفاده از اولتراسونیک پروبی در مرحله ساخت خمیر کاهش و سلولها با جذب رنگ مناسب عملکرد بهتری را نشان می دادند. ضخامت های بیشتر فوتوآند نیز باعث افزایش رنگ و افزایش مقاومت لایه tio2 می گردید. رقابت این دو عامل باعث ایجاد ضخامت بهینه برای لایه فوتوآند در حدود ?m 15 و بازدهی قابل ملاحظه ای در حدود % 6 برای سلولها می گشت. در مرحله بعد از کارهای انجام شده نانوبلورهای tio2 به روش سل-ژل هایدروترمال و در یک محیط اسیدی سنتز شدند. این نانوذرات پس از انجام یک فرآیند سول-ژل و سپس حرارت دهی در اتوکلاو در دمای ?c 230 در فرآیند تهیه خمیر در محیط اتانولی و بر مبنای استفاده از ترپینئول بکار گرفته شدند. سطح موثر نانوذرات سنتز شده m2/g 60 بود که نسبت به سطح موثر نانوذرات tio2-p25 برابر m2/g 46 بیشتر بود. خمیر تهیه شده از این نانوذرات nm 25-20 در ساخت فوتوالکترود سلول خورشیدی رنگدانه ای بکار گرفته شد. تاثیر عوامل مهمی چون انجام فرآیند اولتراسونیک و تاثیر آن بر خصوصیات خمیر tio2، ضخامت لایه فوتوآند و همچنین انجام فرایند "بهتر سازی" با استفاده از ticl4 بر بازدهی سلول خورشیدی رنگدانه ای مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که انجام فرآیند اولتراسونیک در مرحله تهیه خمیر تاثیر عمده ای بر ایجاد چسبندگی مناسب بین لایه فوتوآند و زیرلایه دارد. همچنین ضخامت بهینه ای در اثر رقابت بین افزایش جذب رنگ و افزایش مقاومت در ضخامت های بالا ایجاد می شود. انجام فرآیند بهتر سازی با استفاده از ticl4 نیز با جلوگیری از بازترکیب ناخواسته الکترونهای فوتوآند با الکترولیت عامل پرشدگی و بازدهی سلول را بهبود می بخشد. بهترین بازدهی سلولهای ساخته شده در این مرحله %2/6 بدست آمد.

۱۵ صفحه ی اول

برای دانلود 15 صفحه اول باید عضویت طلایی داشته باشید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

رسوب دهی الکتروفورتیک نانوذرات tio2 به منظور ساخت فتوآند نانوساختار در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگینه

این پژوهش با هدف ساخت لایه¬های نانومتخلخل tio2با روش رسوب¬دهی الکتروفورتیک و استفاده از آن به عنوان فتوآند در سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه انجام شد. فتوآند نیمه¬هادی حساس شده با رنگینه، نقش مهمی در تبدیل فوتون¬ها به انرژی الکتریکی ایفا می-کند. به منظور رسیدن به سلول¬هایی با بازده¬ی بالا، تهیه الکترود با مساحت سطحی بالا که به جذب رنگینه کافی منتهی شود، الزامی است. یک روش موثر برای کنترل تخلخل...

15 صفحه اول

افزایش بازدهی در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه

نرم افزاری جهت شبیه سازی عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانه ای تدوین گردیده است. با کمک این نرم افزار عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانه ای بر پایه الکترودهای نوری اکسیدروی و دی اکسید تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفت. بازده سلولهای خورشیدی به طور مستقیم به پارامترهای ساخت سلول بستگی دارد . بر پایه این پارامترها جریانهای داخلی و تراکم حامل های بار و نمودار جریان-ولتاژ و نمودار توان- ولتاژ و تاثیر قابلیت ...

15 صفحه اول

تاثیر استفاده توام از نانوذرات و نانوالیاف TiO2 در الکترود کاتد بر بازدهی سلول خورشیدی حساس به رنگدانه طبیعی پوست انار سیاه

در این پژوهش با استفاده از رنگدانه پوست انار سیاه به عنوان حساس کننده و نانوالیاف و ترکیب نانوذرات و نانوالیاف به عنوان بستر رنگدانه در سلول خورشیدی حساس به رنگدانه، میزان بهبود عملکرد سلول مورد بررسی قرار گرفت. رنگدانه پوست انار سیاه به دلیل دارا بودن گروه عاملی کربونیل و کربوکسیل جذب مناسبی روی نانوساختار داشت. از طرفی رنگدانه پوست انار سیاه با گستره وسیع طیف جذب نور، موجب بهبود بازدهی سلول خ...

متن کامل

بررسی اثر گروه های الکترون گیرنده مواد رنگزا بر عملکرد سلول خورشیدی رنگدانه ای

سه ماده رنگزای آلی جدید دارای 9-بوتیل فنوتیازین به عنوان گروه الکترون دهنده و سیانو آکریلیک اسید، تیواکسوتیازولیدین و تترازول به عنوان گروه الکترون گیرنده توسط فرایندهای استاندارد از فنوتیازین به عنوان ماده اولیه تهیه شد. مواد رنگزای سنتز شده به روش کروماتوگرافی خالص ­شده و توسط روش­ های آنالیز دستگاهی مانند نقطه ذوب، 1HNMR، FT-IR...

متن کامل

سنتز خمیر tio2 با استفاده از نانوذرات tio2 به روش سل- ژل به منظور استفاده در ساخت فتوآند نانو متخلخل سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه

در این پژوهش، سلول های خورشیدی حساس شده با رنگینه بر پایه نانوذرات اکسید تیتانیم (tio2) ساخته و خواص فتوولتائیک آن بررسی شده است. برای به دست آوردن سلولی با بازده بالا باید ملاحظات زیادی لحاظ شود که از آن جمله بهبود خواص فتوولتائیک فتوآند می باشد. الکترود فتوآند یکی از اجزای مهم سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه می باشد. ساخت فتوآند یکی از مراحل اصلی فرآیند ساخت این نوع سلول ها محسوب می گردد. تول...

طراحی و ساخت سلول خورشیدی رنگدانه ای مبتنی بر نانو ذرات tio2

در این پروژه ، سلول های خورشیدی رنگدانه ای ، به عنوان نسل سوم سلول های خورشیدی و از دسته ی سلول های لایه نازک مورد مطالعه قرار می گیرد. سلول های خورشیدی رنگدانه ای با توجه به هزینه ساخت پایین و مواد ارزان قیمت ، نسبت به سلول های خورشیدی دیگر ، تبدیل انرژی نور به انرژی الکتریکی را بسیار مقرون به صرفه می کنند. در ساختار سلول های خورشیدی رنگدانه ای ، از خاصیت رنگدانه ها برای جذب انرژی فتون و آزا...

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه اراک - دانشکده علوم

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023