نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز ‏‏مرکز تحقیقات لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز

2 بخش فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

در این مقاله، آرایه­های بسیار منظم نانولولۀ TiO2 با استفاده از آندی­کردن پتانسیواستاتیک ورقۀ Ti به مدت 12 ساعت در ولتاژ V 60 سنتز و در سلول­های خورشیدی رنگدانه­ای پلیمری ژلی مورد استفاده قرار گرفته شد. برای بررسی ریخت­شناسی و خواص نوری نانولوله­ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، الگوی پراش پرتو X (XRD) و طیف­سنجی رامان استفاده شده است. میانگین قطر و طول نانولوله­های سنتز شده به ترتیب nm 100 و µm 30 بوده است. اندازه­گیری­های XRD و رامان، فاز خالص آناتاز را نشان داده است. پلیمر پلی متیل متاکریلیت- متاکریلیک اسید (PMMA-MA) جهت تهیة الکترولیت پلیمری ژلی با الکترولیت مایع بر پایۀ حلال 3- متوکسی پروپیونیتریل ((MPN ترکیب شده است. الکترولیت­های تهیه شده حاوی مقادیر مختلف پلیمر PMMA-MA، به وسیلۀ طیف­سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مشخصه­یابی شده است. بازده تبدیل توان سلول خورشیدی رنگدانه­ای با الکترولیت پلیمری ژلی قابل مقایسه با بازده سلول متناظر بر پایه الکترولیت مایع بوده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Synthesis and optical properties investigation of TiO2 ‎nanotubes for use in polymer gel-state dye sensitized solar cells

نویسندگان [English]

  • Z Seidalilir 1
  • R Malekfar 2

1 . Department of Physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran‎ Center for Research on Laser and Plasma, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran‎

2 Department of Physics, Faculty of Science, Tarbiat Modares University, ‎Tehran, Iran

چکیده [English]

In this paper highly ordered TiO2 nanotube (TNT) arrays were synthesized using potentiostatic anodization of Ti foil for 12 h at voltage of 60 V and used in polymer gel-state dye senisitized solar cells (DSSCs) . To investigate the morphology and optical properties of the TNTs, scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy and X-ray diffraction techniques (XRD) have been used. The average diameter and length of the TNTs were 100 nm and 30 µm, respectively. XRD and Raman measurements indicated the pure anatase phase of TNTs. A polymer poly(methyl metacrylate- co-methacrylic acid) (PMMA-MA) was mixed with a 3-methoxypropionitrile (MPN) based liquid electrolyte to prepare a gel-state polymer electrolyte. The prepared electrolytes containing varied concentrations of PMMA-MA were characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Power conversion efficiency of NT based DSSCs using a polymer gel electrolyte containing PMMA-MA was comparable with that of the corresponding liquid counterpart.

کلیدواژه‌ها [English]

  • dye sensitized solar cell
  • polymer-gel electrolyte
  • TiO2 nanotubes
  • PMMA-MA ‎ ‎‎

M Urbani, M E Ragoussi, M K Nazeeruddin, and T Torres, Coord. Chem. Rev 381 (2019) 1.

F Babar, U Mehmood, H Asghar, M H Mehdi, A Khan, H Khalid, N Huda, and Z Fatima, Renewable Sustainable Energy Rev. 129 (2020) 109919.

P Ferdowsi, Y Saygili, F Jazaeri, T Edvinsson, J Mokhtari, S M Zakeeruddin, Y Liu, M Gratzel, and A Hagfeldt, ChemSusChem, 13 (2020) 212.

S Venkatesan, I P Liu, W N Hung, H Teng, and Y L Lee, Chem. Eng. J. 367 (2019) 17.

S Venkatesan, I P Liu, C W Li, C M T Shan, and Y L Lee, ACS Sustainable Chem. Eng. 7 (2019) 7403.

L Tao, W Zhang, Z Wang, H Wang, J Zhang, Z Huo, S Dai, T Hayat, and N S Alharbi, Org. Electron. 65 (2019) 179.

H Wang, H Li, B Xue, Z Wang, Q Meng, and L Chen, J. AM. CHEM. SOC. 127(2005) 6394.

P Wang, S M Zakeeruddin, J E Moser, M K Nazeeruddin, T Sekiguchi, and M Grätzel, Nat. Mater. 2 (2003) 402.

P Wang, S M Zakeeruddin, I Exnar, and M Gratzel, Chem. Commun. (2002) 2972.

J N de Freitas, A F.Nogueira, and M A De Paoli, J. Mater. Chem. 19 (2009) 5279.

S Venkatesan, I P Liu, J C Lin, M H Tsai, H Teng, and Y L Lee, J. Mater. Chem. A 6 (2018) 10085.

S Venkatesan, I P Liu, C M T Shan, H Teng, H Teng, and Y L Lee, Chem. Eng. J. 394 (2020) 124954.

H W Pang, H F Yu, Y J Huang, C T Li, and K C Ho, J. Mater. Chem. A 6 (2018) 14215.

Y F Chan, C C Wang, and C Y Chen, J. Mater. Chem. A 1 (2013) 5479.

D Hwang, S M Jo, D Y Kim, V Armel, D R MacFarlane, and S Y Jang, ACS Appl. Mater. Interfaces, 3 (2011) 1521.

H Sun, J Deng, L Qiu, X Fang, and H Peng, Energy Environ. Sci., 8 (2015) 1139.

P Chen, J Brillet, H Bala, P Wang, S M Zakeeruddin, and M Grätzel, J. Mater. Chem. 19 (2009) 5325.

I C Flores, J N de Freitas, C Longo, M A De Paoli, H Winnischofer, and A F Nogueira, J. Photochem. Photobiol., A 189 (2007) 153.

J B. Baxter and E S Aydil, Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 053114.

C Xu, J Wu, U V. Desai, and D Gao, Nano Lett.,12 (2012) 2420.

M Asemi and M Ghanaatshoar, J. Mater. Sci. 52 (2017) 489.

S H Ahn, J H Koh, J A Seo, and J H Kim. Chem. Commun. 46 (2010) 1935.

P Roy, D Kim, K Lee, E Spiecker, and P Schmuki, Nanoscale 2 (2010) 45.

Z Yi, Y Zeng, H Wu, X Chen, Y Fan, H Yang, Y Tang, Y Yi, J Wang, and P Wu, Results Phys. 15 (2019) 102609.

H P Jen, M H Lin, L L Li, H P Wu, W K Huang, and P J Cheng, E W G Diau, ACS Appl. Mater. Interfaces 5 (2013) 10098.

N Fu, X Jiang, D Chen, Y Duan, G Zhang, M Chang, Y Fang, and Y Lin, J. Power Sources 439 (2019) 227076.

C C Chen, H W Chung, C H Chen, H P Lu, C M Lan, S F Chen, L Luo, C S Hung, and E W G Diau, J. Phys. Chem. C 112 (2008) 19151.

T Stergiopoulos, A Ghicov, V Likodimos, D S Tsoukleris, J Kunze, P Schmuki, and P Falaras, Nanotechnology 19 (2008) 235602.

Z Seidalilir, R Malekfar, H P Wu, J W Shiu, and E W G Diau, ACS Appl. Mater. Interfaces 7 (2015) 12731.

Z Seidalilir, R Malekfar, J W Shiu, H P Wu, and E W G Diau, J. Electrochem. Soc. 162 (2015) H922.

S Venkatesan, S C Su, S C Kao, H Teng, and Y L Lee, J. Power Sources 274 (2015) 506.

C H Tsai, C Y Lu, M Chen, T W Huang, C C Wu, and Y W Chung. Org. Electron. 14 (2013) 3131.

M Adachi, M Sakamoto, and J Jiu, Y Ogata, S Isoda, J. Phys. Chem. B 110 (2006) 13872.

C L Chen, H Teng, and Y L Lee, J. Mater. Chem. 21 (2011) 628.

Y L Lee, Y J Shen, and Y M Yang, Nanotechnology 19 (2008) 455201.

V M Mohan, K Murakami, A Kono, and M Shimomura, J. Mater. Chem. A 1 (2013) 7399.‎

 

 

تحت نظارت وف بومی