نهشت لایه های نانوساختار نیم رسانا بر سطح tio2 به کمک روش های شیمیایی مختلف و بررسی عملکرد آن ها در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگینه

در این کار تحقیقاتی چهار نانوساختار نیمه رسانای cds، pbs، cdse و cdte انتخاب گردید و با روش های شیمیایی ارزان، سریع و در دسترس نظیر silar، لایه نشانی حمام شیمیایی، ریخته گری قطره ای و مایکروویو بر سطح tio2 لایه نشانی شد. نتایج نشان داد که روش های لایه نشانی تأثیر زیادی بر عملکرد سطوح حاصل در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگینه می گذارند. در واقع این روش ها با ایجاد سطوح با میزان ترک های سطحی مختلف، در حرکت الکترون ها در سطح الکترود و ورود آن ها به مدار خارجی تأثیر گذاشته که منجر به تغییر در عملکرد می شوند. با انجام آزمون های مختلف، silar به عنوان بهترین روش لایه نشانی شناخته شد. نتایج حاصل نشان داد که تمامی نیمه رساناهای مورد استفاده منجر به افزایش جریان مدار- کوتاه سلول های خورشیدی می گردند و نانوساختار cds با افزایش 15% جریان مدار-کوتاه پیشتاز است. در کنار لایه نشانی نانوساختارهای نیم رسانا بر سطح tio2، نانوکامپوزیت های tio2- نیم رسانا به کمک روش هیدروترمال سنتز گردید و بکمک روش دکتر بلید بر سطح fto لایه نشانی گردید. نتایج نشان داد که این سطوح نانوکامپوزیت نسبت به سطوح دیگر عملکرد ضعیفتری از خود نشان می دهند که مهمترین علت آن را می توان به تخلخل کمتر tio2 سنتزی نسبت به p25 نسبت داد. بخش دیگری از کار تحقیقاتی بر ساخت نانوساختارهای tio2 دوپه شده با برخی از عناصر فلزات واسطه نظیر zr، nb، mo، mn، cu، ag و cd به کمک روش سل-ژل متمرکز گردید. در واقع از این ساختارهای فوتوکاتالیستی به عنوان لایه ی جاذب نور به منظور افزایش جذب نور و انتقال الکترون در سلول های خورشیدی رنگدانه ای بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که تمامی ساختارهای دوپه شده منجر به افزایش جریان مدار-کوتاه می گردند. بهترین افزایش انتقال الکترون به مدار خارجی مربوط به نانوساختارag-tio2 بود که منجر به افزایش چند برابری جریان مدار-کوتاه نسبت به ساختار آناتاز خالص گردید. نهایتاً ساختار آناتاز خالص و ساختارهای دوپه شده از نقطه نظر ساختار نوار انرژی، چگالی حالات الکترونی و خواص نوری به وسیله بسته ی نرم افزاری کستپ مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد به دلیل مشارکت اوربیتال-های d این عناصر در شکاف انرژی آناتاز، حالات الکترونی جدیدی در میانه ی گاف انرژی آناتاز ایجاد می شود که انتقال الکترون را تسریع کرده و این ساختارها را به منظور کاربردهای فوتوولتایی مناسب می سازد.