عنوان پایان‌نامه
ساخت سلولهای خورشیدی رنگدانه ای با استفاده از نانو ساختارهای ناهمگون دی اکسیدتیتانیوم و بررسی خواص الکتریکی آنها
- دانشجو
- مهدی نمازی
- استاد راهنما
- یاسر عبدی
- رشته تحصیلی
- علوم و فناوری نانو - نانو فیزیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53464;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 4819
- تاریخ دفاع
- ۲۱ تیر ۱۳۹۱
- چکیده
- در این پروژه، سلول های خورشیدی حساس شده به رنگدانه بر پایه نانو ساختارهای دی اکسید تیتانیوم ساخته شد و خواص الکتریکی آنها بررسی شده است. برای بدست آوردن سلولی با بازدهی بالا، ملاحظات بسیار زیادی در ساخت آن باید لحاظ شود، از جمله نیاز به نانوساختاری منحصربه فرد از TiO2 داریم. این لایه اکسیدی باید دارای تخلخل و ارتفاع مناسبی بوده و از طرفی بستر مناسبی برای حرکت الکترون درون خود بوجود آورد. از سوی دیگر، سلول های خورشیدی رنگدانه ای اجزای بسیاری دارند که برای رسیدن به بازدهی بالا می باید تمامی این اجزا به درستی ساخته شده و در کنار یکدیگر قرار بگیرند. اولین سلول خورشیدی ساخته شده مان بر پایه نانولوله های TiO2 دارای بازده ای در حدود 01/0 درصد بود. ملاحظاتی مانند بهبود نحوه چسب زدن سلول، روش رشد نانولوله ها و نحوه حرارت دهی زیرلایه ها، منجر به بازده هایی بیش از 1/0 درصد شد. سلول هایی نیز بر پایه نانوذرات این اکسید ساخته شدند که در بهترین حالت بازده 86/0 درصدی را دارند. این سلول ها تحت شرایطی ساخته شدند که در آنها، نانوذراتی که تخلخلشان به وسیله افزودن پلیمر پلی اتیلن گلیکول افزایش یافته بود بر روی شیشه های فولئور تزریق شده (رسانا) لایه نشانی شدند. قبل از این لایه نشانی، بر روی شیشه ها یک لایه نازک از TiO2 پوشانیده شد تا با جلوگیری از اتصال کوتاه در سلول خورشیدی، بازده آن را افزایش دهد. نهایتاً با استفاده از روش آنودیزاسیون، نانوساختارهای جدیدی از TiO2 رشد داده شدند. توانایی بسیار بالای این "نانو روزنه ها" در جذب رنگدانه، منجر به دست یابی به چگالی جریان هایی بالاتر از 9 میلی آمپر بر سانتی متر مربع شد. همچنین نحوه لایه نشانی پلاتین بر روی الکترود مقابل نیز به نحوی بهبود یافت تا بتوان با این زیرلایه به بازده هایی بالاتر از 14/2درصد برسیم. از آنجایی که بالاترین رکورد بازده برای سلول هایی که نور از طرف الکترود پلاتینی به آنها تابیده می شود و برپایه نانولوله های TiO2 هستند در حدود 5درصد می باشد، دست یابی به بازده های بالای 2درصد برای این ساختار جدید بسیار نوید بخش است.
- Abstract
- In this thesis, Dye Sensitized Solar Cells (DSSC) based on TiO2 nanostructures were fabricated and their electrical properties were investigated. To have a highly efficient cell, several factors must be considered. Mainly, a unique TiO2 nano structure is needed. This TiO2 layer must have sufficient porosity and thickness. Besides, it should provide proper electron transportation. On the other hand, DSSC has many components which must be well produced and assembled. The first DSSC based on TiO2 nanotubes fabricated in our lab, had efficiency of about 0.01%. Then, some modifications were carried out e.g. better sealing technique, nano tubes growth technique and annealing treatment. These modifications, as described in the thesis, resulted in a cell with efficiency of more than 0.1%. In addition to using nanotubes as the base for the cells, some DSSCs were also fabricated using TiO2 nano particles, by which we could obtain efficienceis up to 0.86%. Nanoparticles were mixed with Polyethylene Glycol for increasing porosity and FTO glasses were coated with them. These glasses were initially coated with a TiO2 thin film in order to avoid any short circuits inside the cells and to reach the highest possible efficiency. Finally, by using Anodization method, a new TiO2 nanostructure was introduced and grown. The high dye absorption ability of the new nanostructure, which is called “Nano Holes” by our team, was resulted in current densities of more than 9 mA/Cm2 in the cells. Deposition of Platinum Nanoparticles on the counter electrode was also modified. By using this novel substrate, we reached the efficiency of 2.14%. It should be noted that, considering the test condition in which light photons must pass through both Pt electrode and electrolyte to reach the dye molecules, the best efficiency recorded so far for the cells based on TiO2 nanotubes has been about 5%. Therefore, reaching efficienceis of more than 2% for the new nanostructures is really encouraging.
