نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه اراک، اراک

چکیده

در این تحقیق نانوبلور‌های  به روش سل- ژل بر مبنای هیدرولیز پیش ماده تیتانیوم تترا ایزوپروپوکساید  در یک بستر روغنی از جنس  تهیه گردیدند. نقش محیط روغنی در این روش رشد، رقیق‌سازی مواد اولیه واکنش‌دهنده و در نهایت ایجاد قابلیت تشکیل نانوبلور‌های  با ابعاد کوچک‌تر و سطح مؤثر پودر بیشتر است. پخت نانو پودر ساخته شده در دمای  به مدت h 1 منجر به تهیه نانوذرات بلوری فاز آناتاز  گردید. در ادامه این نانوذرات با غلظت مناسب در یک محیط آبی حاوی پلی اتیلن گلایکول (PEG) به عنوان عامل ایجاد کننده چسبندگی و با اعمال فرایند حرارت‌دهی دمای پایین بصورت خمیر  درآمدند. خمیر تهیه شده به روش دکتر بلید بر روی شیشه رسانا  لایه‌نشانی گردید و فوتو‌آند سلول تهیه گردید. سپس سایر مراحل ساخت سلول خورشیدی رنگ‌دانه‌ای شامل جذب رنگ، ساخت شیشه هادی پلاتینه‌شده به عنوان الکترود شمارنده، تزریق الکترولیت ، بستن سلول انجام گرفت. طیف پراش پرتوی X تهیه شده از نانوذرات نشان دهنده تشکیل فاز بلوری آناتاز  بود. همچنین تصاویر  تهیه شده از سطح فوتوآند‌ها نشان دهنده تشکیل ذراتی کاملاً کروی بود. نمودار توزیع اندازه ذرات برگرفته از تصاویر  نیز نشان داد که اندازه ذرات در گستره  می‌باشد. بر اساس نتایج بهترین عملکرد سلول با استفاده از فوتوآند تهیه شده با نانوذرات   در ضخامت 15 میکرومتر حاصل شد. برای این سلول چگالی جریان اتصال کوتاه ، ولتاژ مدار باز ، عامل پرشدگی 55/0 و بازدهی تبدیل4/4% به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Sol-gel growth of TiO2 nanocrystals in n-heptan and their deposition for application in dye sensitized solar cells

نویسندگان [English]

  • Z Anajafi
  • M Marandi

چکیده [English]

In this study, TiO2 nanocrystals were prepared by sol-gel method through the hydrolysis of the titanium tetraisopropoxide in n-heptan solution. The beneficial role of n-heptan solvent was the dilution of the reacting precursors. This could consequently create smaller TiO2 nanocrystals and a better powder effective area. The anatase phase TiO2 nanopowder was achieved by performing an annealing process at 450 ˚C for 1h. Then, the TiO2 nanocrystals were added to an aqueous solution of polyethylene glycol with suitable concentration, as a pastiness factor, to form a viscous TiO2 paste . Finally the prepared paste was deposited on glass FTO substrates by standard doctor blade method and the photoanode of the dye sensitized solar cells  was prepared.Then other steps, consisting of dye adsorption, preparation of platinum counter electrode and injection of  electrolyte were performed. The results demonstrated that the energy conversion efficiency was maximum for the cell with 15 μm photoanode thickness. The photovoltaic parameters of this cell were measured as 12.44 mA/cm2 , 655 mV, 0.55 and 4.4 % for the Jsc, Voc, FF and efficiency, respectively. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • dye sensitized solar cells
  • synthesis of TiO2 nanocrystals
  • sol gel

1. N S Lewis, and G Crabtree, “Basic Research Needs for Solar Energy Utilization”, Office of Science, U.S. Department of Energy, Washington DC (2005). 2. B O’Regan and M Gratzel, Nature 353 (1991) 737. 3. W Zhang, R Zho, B Liu, and S Ramakrishna, Appl. Energy 90 (2012) 305-8. 4. Y Liu, H wang, and W chen, Appl. Energy 87 (2010) 436. 5. S Ito, T N Murakami, P Comte, P Liska, M K Nazeeruddin, and M Grätzel, Thin Solid Films 16 (2008) 4613. 6. M Grätzel, Photochemistry Reviews 4 (2003) 145. 7. A V Murugan and V Ravi, Mater .Letters (2006) 479. 8. S Yang, Y Li, Y Guo, H Xu, and Z Wang, Mater. Chem. Phys. (2002) 501. 9. Y Li, T J White, and S H Lim, Solid State Chem. 177 (2004) 1372. 10. S D Mo and W Y Ching, Phys. Rev. B 51 (1995) 13023. 11. J Xu, Journal of Colloid and Interfaces Science 19 (2008) 29. 12. W Zhang, R Zho, B Liu, and S Ramakrishna, Appl. Energy 90 (2012) 305. 13. Y Liu, H wang, and W chen, Appl. Energy 87 (2010) 436. 14. S Ito, T N Murakami, P Comte, P Liska, M K Nazeeruddin, and M Grätzel, Thin Solid Films 16 (2008) 4613. 15. M Grätzel, Photochemistry Reviews 4 (2003) 145. 16. M A Khan et al., Solar Energy 84 (2010) 2195. 17. X DongMei and F S Jing, Chinese Science Bulletin 52 (2007) 2481. 18. N Kaloper and M Kaplighat, Phys. Rev. D 68 (2003) 123522.

تحت نظارت وف بومی