عنوان پایان‌نامه
بررسی سنتز آرایه نانو میله های تیتانیا به روش سل - الکتروفورتیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1034;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58713
- تاریخ دفاع
- ۲۴ تیر ۱۳۹۲
- دانشجو
- صابر قنادی
- استاد راهنما
- حسین عبدی زاده
- چکیده
- سلول های خورشیدی رنگدانه از نقطه نظرهای تکنیکی و اقتصادی می توانند جانشین مناسبی برای سلول های خورشیدی بر پایه اتصالات p-n باشند. تیتانیا (TiO2) به عنوان یک نیمه رسانای نوع n با پهنای باند eV 2/3، یک ماده مناسب جهت استفاده در فوتوآند سلول های خورشیدی رنگدانه ای می باشد. از طرفی روش الکتروفورتیک به عنوان یک روش مرسوم در سنتز پوشش های سرامیکی، خصوصاً تیتانیای نانوساختار شناخته شده می باشد. از طرف دیگر، روش سل-ژل که به عنوان یک روش شیمیایی در سنتز مواد اکسیدی شناخته شده است، روش مناسبی در تهیه نانوذرات تیتانیا می باشد. هدف از پژوهش حاضر تلفیق دو روش سل-ژل و الکتروفورتیک جهت سنتز پوشش های نانوساختار تیتانیا و نانومیله های تیتانیا جهت استفاده در سلول های خورشیدی می باشد. در پژوهش حاضر سل تیتانیا به دو روش آبی و غیرآبی سنتز شد و پارامترهای آن از قبیل غلظت، میزان آب، اسید و نوع حلال در فرآیند الکتروفورتیک مورد بررسی قرار گرفت. مدلسازی انجام شده بر روی فرآیند سل-الکتروفورتیک نشان داد که افزایش غلظت سل، افزایش مقدار آب، کاهش مقدار اسید و کاهش زنجیره کربنی حلال مورد استفاده در سل تیتانیا، سبب افزایش نرخ لایه نشانی می شود. از طرف دیگر، استفاده از الگوهای اکسید آلومینیم آندایز شده جهت سنتز نانومیله های تیتانیا به روش سل-الکتروفورتیک از دیگر کارهای صورت گرفته در این پژوهش می باشد. نتایج به دست آمده نشان دادند که استفاده از نانوذرات کلسینه نشده تیتانیا در سل آلکوکسیدی تیتانیا جهت سنتز الکترود فوتوآند سلول خورشیدی رنگدانه ای سبب بهبود بازدهی آن ها از مقدار 1/49% به 4/04% (معادل 1/71 برابر) می شود. سلول خورشیدی تهیه شده با استفاده از الکترود نانومیله های تیتانیا دارای بازدهی0/20% بود. اما سنتز الکترود با تلفیق آرایه نانومیله های تیتانیا و نانوذرات آن باعث بهبود بازدهی سلول خورشیدی به مقدار 3/37% (معادل 15/85 برابر) گردید.
- Abstract
- Dye Sensitized Solar Cells (DSSC) are good candidates for substituting conventional p-n junction solar cells in terms of technical and economic aspects. Titania (TiO2), as a wide band gap semiconductor (3.2 eV), is a suitable material for use in photoanode of DSSC. Electrophoretic deposition is a conventional method in synthesizing of ceramic coatings, especially nanostructured titania coatings. Also, sol- gel method is a well-known method in synthetizing oxide materials. The aim of present work is to combine sol-gel method and electrophoretic deposition for synthesizing TiO2 nanostructured coating and nanorod array in order to use in DSSC. In the present study, titania sol was prepared using both aqueous and non-aqueous methods, and parameters such as sol concentration, water content, acid content, and solvent have been studied in electrophoretic process. The model for sol-electrophoretic was proposed and results showed that increase in sol concentration and water content led to decrease in deposition rate. On the other hand, decrease in acid content or alcohol chain length reduced the deposition rate. In this research, the anodized alumina templates were also utilized for synthesis of titania nanorods by sol-electrophoretic. The results show that incorporation of non-calcined titania nanoparticles in alkoxide titania sol for electrophoretic deposition improved the efficiency of solar cells from 1.49% to 4.04% (~1.71%). Nevertheless, DSSC based on titania nanorod electrode has an efficiency of 0.20%, which can be dramatically improved to amount of 3.73% (~15.85%) by deposition of titania nanoparticles on titania nanorods.
