عنوان پایان‌نامه
ساخت سلولهای خورشیدی رنگدانه ای با استفاده از نانو سیمهای اکسید روی
- رشته تحصیلی
- فیزیک- حالت جامد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5311
- تاریخ دفاع
- ۲۰ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- فاطمه رهنما
- استاد راهنما
- یاسر عبدی
- چکیده
- در این پروژه ساخت و تولید نانوساختارهای اکسید روی و استفاده از آنها به عنوان فوتوآند سلول خورشیدی رنگدانه‌ای مورد آزمایش قرار گرفت. همچنین عملکرد میکروساختارهای تولیدی اکسید روی به عنوان منابع پراکننده‌ی نور، بر روی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم مورد بررسی واقع شد. درآغاز با روش سل-ژل محلول حاوی نانوکلوئیدهای اکسید روی را تولید کردیم و سپس با استفاده از توری پارچه‌ای، سطحی نانوساختار با تخلخل بالا بر روی شیشه پوشانده شده با FTO تشکیل دادیم. آنالیز مورفولوژی نمونه‌ها شبه کره‌های منشعب، با نانو سیم‌هایی با قطر کمتر از 100 نانومتر را نشان می‌دهد. از پودر کردن نانوسیم‌ها، خمیری به دست می‌آید که ساختار مناسبی برای پر کردن فضاهای خالی فوتوآند با تخلخل بالا است. چنین ساختارهایی می توانند مراکز پراکننده‌ی نور برای بهبود جذب نور در فوتو آند باشند. خمیر به دست آمده از ترکیب نانوسیم‌ها با اتیلن گلیکول، به روش دکتر بلید بر روی زیر لایه، لایه نشانی می‌شود. همچنین برای بهبود سطح نانو ساختار به روش حمام شیمیایی نانوسیم‌هایی را بر روی نانو ساختار اولیه رشد دادیم. سلولهای خورشیدی ساخته شده با نانوساختارهای فوق از نظر الکتریکی آزمایش و با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج اندازه گیری‌ها نشان می دهد که بهبود سطح با استفاده از خمیر نانوسیم‌ها، بازده را تا % 2/21 افزایش می‌دهد. در آخر سلولی ترکیبی از نانو ساختارهای ZnO و نانوذرات? TiO با بازده % 4/72 ساخته شد. نکته‌ی کلیدی در افزایش بازده، بهره‌گیری از اصلاح سطح با محلول تتراکلرید تیتانیوم است. در پایان این تحقیق طیف سنجی الکتروشیمیایی امپدانس یکی از نمونه ها ارزیابی شد. کلمات کلیدی: سلول خورشیدی رنگدانه‌ای، اکسید روی، نانوساختارهای اکسید روی، نانوسیم‌ها، مراکز پراکننده‌ی نوری، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، تتراکلرید تیتانیوم
- Abstract
- In this project, we have studied manufacturing of zinc oxide nanostructures and their application as photoanode in dye sensitized solar cells. Also effects of the prepared zinc oxide microstructures as scattering centers on titanium dioxide nanoparticles were investigated .At first; zinc oxide nanocolloid was prepared using Sol-Gel method. Then by means of a fabric lace a highly porous zinc oxide nanostructured surface was formed on a FTO coated glass. Morphological analysis of the samples shows that branched spheres with sub 100nm nanowire pores were achieved on the surface. The paste obtained from the powder of as prepared nanostructures can be a good structure for filling out the spaces highly porous photoanode. Such structures also can be the light scattering centers for improving the light absorption in the photoanode. Formation of the paste was realized using Ethylene Glycol. We have used Dr. Blade’s technique to deposit the paste on the substrate. Also for modification of nano wire surfaces, we have used chemical bath method for growth of nanowire over initial nanostructures. The fabricated solar cells using the above nanostructures were electrically tested and compared with each other. Results of the electrical measurements show that the surface modification using nanowire pastes improves the efficiency of the cells up to 2.21 %. Also the effect of the light scatterers on the efficiency was investigated. Results showed about 1% increase in the efficiency. Finally, a cell with efficiency of 4.72% was fabricated using a mixture of 2TiO nanoparticles and ZnO nanostructures. Surface modification of 2TiO /ZnO using titanium tetrachloride solution, is a key point for increasing the efficiency in the fabrication process. At the end of this resarch, impedance electrochemical spectroscopy of one sample was evaluated. Keywords: dye-sensitized solar cell, zinc oxide, zinc oxide nanostructures, nanowires, light scattering centers, titanium dioxide nanoparticles, titaninium
