نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک

چکیده

در این مقاله از نقاط کوانتومی CdS و PbS به عنوان حساس کننده در سلول‌های خورشیدی نانوساختاری مبتنی بر TiO2 استفاده شده است. نقاط کوانتومی PbS با شکاف انرژی در حدود 41/0 الکترون ولت تقریباً تمام گستره انرژی خورشید را می‌پوشاند، به همین دلیل استفاده از این نانوذرات در سلول خورشیدی حساس شده با نقاط کوانتومی CdS باعث افزایش جذب نور خورشید می‌شود. نانوذرات TiO2 تهیه شده به روش گرمایی به عنوان فوتوآند بر سطح زیرلایه شیشه/هادی شفاف جایگذاری می‌گردند. به منظور حساس سازی فوتوآند، نقاط کوانتومی PbS به روش جذب متوالی لایه‌های یونی و انجام واکنش (سیلار) بر سطح فوتوآند رشد داده می‌شوند. سپس نقاط کوانتومی CdS نیز به روش سیلار بر سطح فوتوآند رشد داده می‌شوند. نتایج نشان داد که سلول خورشیدی تهیه شده با حساس سازی فوتوآند با نقاط کوانتومی CdS در طی 6 دوره لایه‌نشانی، نقاط کوانتومی PbS طی 2 دوره لایه‌نشانی به دست می‌آمد. این سلول خورشیدی دارای پارامتر های فوتوولتایی جریان مدار کوتاه (Jsc) 81/10میلی‌آمپر/سانتی‌متر مربع، ولتاژ مدار باز (Voc) 590 میلی‌ولت و بازدهی تبدیل انرژی (h) 2/0±7/2 % می‌باشد

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Co-sensitization of quantum dot sensitized solar cells composed of TiO2 nanocrystalline photoanode with CdS and PbS nanoparticles and effect of PbS on the performance of solar cells

نویسندگان [English]

  • F Ahangarani Farahani
  • M Marandi

چکیده [English]

In this research, CdS and PbS quantum dots were applied as the light sensitizers in TiO2 based nanostructured solar cells. The PbS quantum dots could absorb a wide range of the sunlight spectrum on earth due to their low bandgap energy. As a result, the cell sensitization is more effective by application of both CdS and PbS quantum dots sensitizers. The TiO2 nanocrystals were synthesized through a hydrothermal process and deposited on FTO glass substrates as the photoanode scaffold. Then PbS quantum dots were grown on the surface of this nanocrystalline layer by a successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) method. The CdS quantum dots were over-grown in the next step through a similar deposition method. Finally this sensitized layer was applied as the photoelectrode of the corresponding quantum dot sensitized solar cells. The results demonstrated that the maximum efficiency was achieved for the cell with a photoanode made of co-sensitization through 2 and 6 cycles of PbS and CdS deposition, respectively. The photovoltaic parameters of this cell were measured as Jsc of 10.81 mA/cm2, Voc of 590 mv and energy conversion efficiency of 2.7±0.2%

کلیدواژه‌ها [English]

  • solar cells
  • PbS quantum dots
  • TiO2 nanoparticles

1. B O’Regan and M Grätzel, Nature 353 (1991) 353. 2. R Ross and A Nozik, J. Appl. Phys. 53 (1982) 3813. 3. A Nozik, Annu. Rev. Phys. Chem. 52 (2001) 193. 4. M Eskandari, V Ahmadi, M Yousefi Rad, and S Kohnehpoushi, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 14 (2014)1386. 5. J Kim, H Choi, CH Nahm, J Moon, CH Kim, S Nam, D R Jung, and B Park, Journal of Power Sources 196 (2011) 10526. 6. Y Zhang Shen, L Wei Zhang, Y Zhang Fuyuan, Q Shuyao Wu, Q Ting Feng, and X Ming Song, Electrochimica Acta 150 (2014)167. 7. H Shang Rao, W QiangWu, Y Liu, Y F Xu, B X Chen, H Y Chen, D B Kuang, and C Y Su, Nano Energy 8 (2014) 1. 8. Y Lai, Z Lin, D Zheng, L Chi, R Du, and C Lin, Electrochimica Acta 79 (2012) 175. 9. J W Lee, D Y Son, T K Ahn, H W Shin, Y Kim, S Hwang, M Ko, S Sul, H Han, N G Park, Scientific Reports 3 (2013) 1050. 10. N Zhou, G Chen, X Zhang, L Cheng, Y Luo, D Li, Q Meng, Electrochemistry Communications 20 (2012) 97. 11. V González-Pedro, C Sima, G Marzari, P P Boix, S Giménez, Q Shen, T Dittrich, and I Mora-Seróe, Physical Chemistry Chemical Physics 15 (2013) 4283 12. S R hle, M Shalom, and A Zaban, Chem. Phys. Chem. 11 (2010) 2290. 13. Y Zhu, R Wang, W Zhang, and H Ge, Applied Surface Science 315 (2014) 149. 14. S Acharya, B Das, U Thupakula, K Ariga, D D Sarma, J Israelachvili, and Y Golan, Nano Lett. 13 (2013) 409. 15. D Dimitrakopoulos and R L Malenfant, Advanced Materials 14 (2002) 99. 16. M Marandi, S Feshki, M Naeimi Sani Sabet, Z Anajafia, and N Taghavinia, RSC Advances 4 (2014) 58064. 17. R Zhou, Q Zhang, E Uchaker, J Lan, M Yin, and G Cao, Journal of Materials Chemistry A 2 (2014) 2517

تحت نظارت وف بومی