سنتز نانو ساختار هیدروکسید لایه¬ای دوگانه روی-آلومینیوم و بررسی اثر آن بر بازدهی سلول خورشیدی پروسکایتی





کد مقاله:
JCST-16-10-2017-1766

مولفین:
هادی پوررادی: دانشگاه صنعتی مالک اشتر - دانشکده علوم کاربردی
کمال قانی: دانشگاه صنعتی مالک¬اشتر، شاهین¬شهر - دانشکده علوم کاربردی
محمد مهدوی: دانشگاه صنعتی مالک اشتر - دانشکده علوم کاربردی


چکیده مقاله:

کریستال¬های هیدروکسید لایه¬ای دوگانه Zn-Al در ابعاد نانو به روش دو مرحله¬ای اصلاح شده «هم¬رسوبی سریع و هیدروترمال کنترل شده» سنتز گردید. محلول سوسپانسیونی مه¬آلود این نانوکریستال¬ها با استفاده از روش DLS تعیین اندازه گردید که اندازه نانوکریستال¬ها با توزیع فراوانی 68/71 نانومتر بدست آمد. مورفولوژی نانوکریستال¬های لایه¬نشانی شده با استفاده از تصاویر FE-SEM مورد بررسی قرار گرفت. خلوص ترکیب لایه¬ای سنتز شده و همچنین محصول کلسینه شده آن در دمای °C 500 با استفاده از آنالیزهای XRD، FT-IR و TG-DTG مورد بررسی قرار گرفت. خمیر بر پایه آلفا-ترپینئول از این نانوکریستال¬ها تهیه و سلول خورشیدی پروسکایتی با استفاده از هیدروکسیدهای لایه¬ای دوگانه برای اولین بار ساخته شد و خواص آن مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی¬های بیشتر لایه مزو-متخلخل مرکب با استفاده از مخلوط خمیر LDH و خمیر TiO2 با دستور اختلاط 100-xLDH xTiO2 x 25, 50, 75 و نیز لایه متخلخل با استفاده از خمیر LDH در ساخت سلول خورشیدی پروسکایتی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کم شدن مقدار LDH موجود در لایه مزو-متخلخل، بازده سلول افزایش می¬یابد.


Article's English abstract:

Nano-sized Zn-Al Layered Double Hydroxide crystals were synthesized using a modified two step process of "fast coprecipitation and subsequent controlled hydrothermal method". Dynamic light scattering result showed a particle size of 71.68 nm to the obtained stable and translucent suspension. The structural morphology of deposited nano-crystallites was studied using field-emission-SEM images. The phase purity of the as-synthesized LDH material and its calcined product was determined by using XRD, FT-IR and TG-DTG analyses. A perovskite solar cell was fabricated using the LDH paste as mesoscopic layer for the first time. To have a vast observation on the solar cell efficiency, a series of LDH-based perovskite solar cells were fabricated using the admixture of LDH and TiO2 with 100-xLDH xTiO2 x 0, 25, 50, 75 admixture recipe. The solar cell parameters showed an increase in the efficiency of the cell as the LDH content decreased in the admixture composition.


کلید واژگان:
هیدروکسید لایه¬ای دوگانه (LDH)، سوسپانسیون آبی، سلول خورشیدی پروسکایتی، لایه مزو-متخلخل مرکب.

English Keywords:
Layered Double Hydroxide (LDH), Aqueous suspension, Perovskite solar cell, Composite meso-porous layer.

منابع:
3. م. حسین¬نژاد، س. مرادیان، ک. قرنجیگ، بررسی خواص فوتوولتاییک سلول های خورشیدی برپایه مخلوط مواد رنگزای ایندولینی، نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، (1394)9، 307-312. 9.ه. دانشور, م.س. سیددراجی, ع. امانی قدیم و م.ح. رسولی فرد, بررسی رفتار جذبی هیدروکسید لایه ای دوگانه روی کبالت آلومینیم در حذف ماده آلی رنگزا: مدل سازی، بهینه سازی و مطالعات سینتیک و ایزوترم, نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، (1396)11، 225-237. 12.م. موسایی, م.ع. فقیهی ثانی, س. باغشاهی و م. احسانی, ساخت رنگدانه نانوساختار آبی آلومینات کبالت به روش هیدروترمال, نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، (1391)6، 263-270. 24. ز. مسگری، م. قراگوزلو، ع. خسروی، ک. قرنجیگ، سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت هیبریدی جدید حاوی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید اصلاح شده و رنگدانه آلی تترا ایزوایندول، نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، (1390)5، 227-233. 25. م. قراگوزلو، ی. گنج خانلو، تهیه پوشش های دی اکسید تیتانیوم آلاییده شده با آهن به روش پوشش دهی چرخشی پیش ماده پلیمری و بررسی فعالیت فوتوکاتالیزوری آنها تحت تابش نور مرئی، نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، (1391)6، 313-319. 34. ن. نصیری¬زاده، م. دهقانی، س. جعفری، تخریب ماده رنگزای بازیک قرمز 13 با فرآیند ترکیبی سونوالکتروشیمی در حضور نانوذراتTiO2 ، نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، (1395)10، 137-144.

English References:
1. H.-S. Kim, C.-R. Lee, J.-H. Im, K.-B. Lee, T. Moehl, A. Marchioro, S.-J. Moon, R. Humphry-Baker, J.-H. Yum, J. E. Moser, M. Gr?tzel and N.-G. Park, Lead iodide perovskite sensitized all-solid-state submicron thin film mesoscopic solar cell with efficiency exceeding 9%. Sci. rep. 2(2012), 591-597. 2. W. S. Yang, B.-W. Park, E. H. Jung, N. J. Jeon, Y. C. Kim, D. U. Lee, S. S. Shin, J. Seo, E. K. Kim, J. H. Noh and S. I. Seok, Iodide management in formamidinium-lead-halide–based perovskite layers for efficient solar cells. Science. 356(2017), 1376-1379.4. M. M. Lee, J. Teuscher, T. Miyasaka, T. N. Murakami and H. J. Snaith, Efficient hybrid solar cells based on meso-superstructured organometal halide perovskites. Science. 338(2012), 643-647. 5. S. H. Hwang, J. Roh, J. Lee, J. Ryu, J. Yun and J. Jang, Size-controlled SiO2 nanoparticles as scaffold layers in thin-film perovskite solar cells. J. Mater. Chem. A. 2(2014), 16429-16433. 6. L. S. Oh, D. H. Kim, J. A. Lee, S. S. Shin, J.-W. Lee, I. J. Park, M. J. Ko, N.-G. Park, S. G. Pyo, K. S. Hong and J. Y. Kim, Zn2SnO4-based photoelectrodes for organolead halide perovskite solar cells. J. Phys. Chem. C. 118(2014), 22991-22994. 7. L. Zhu, Z. Shao, J. Ye, X. Zhang, X. Pan and S. Dai, Mesoporous BaSnO3 layer based perovskite solar cells. Chem. Comm. 52(2016), 970-973. 8. A. Bera, K. Wu, A. Sheikh, E. Alarousu, O. F. Mohammed and T. Wu, Perovskite oxide SrTiO3 as an efficient electron transporter for hybrid perovskite solar cells. J. Phys. Chem. C. 118(2014), 28494-28501. 10. V. Rives, Layered double hydroxides: present and future., Nova Publishers, 2001. 11. Q. Wang and D. O’Hare, Recent advances in the synthesis and application of layered double hydroxide (LDH) nanosheets. Chem. rev. 112(2012), 4124-4155. 13. L. Teruel, Y. Bouizi, P. Atienzar, V. Fornes and H. Garcia, Hydrotalcites of zinc and titanium as precursors of finely dispersed mixed oxide semiconductors for dye-sensitized solar cells. Energy Environ. Sci. 3(2010), 154-159. 14. J. Liu, Y. Qin, L. Zhang, H. Xiao, J. Song, D. Liu, M. Leng, W. Hou and N. Du, Mixed metal oxides for dye-sensitized solar cell using zinc titanium layered double hydroxide as precursor. SPIE-The International Society for Optics and Photonics. 8923(2013), 892308. 15. L. Zhang, M. Leng, Y. Qin and J. Liu, Investigation of the Dye-sensitized Solar Cell Prepared by the Mixed Oxide from the ZnAl-Layered Double Hydroxide. Adv. Mat. Res. 816-817(2013), 115-118. 16. L. Zhang, J. Liu, H. Xiao, D. Liu, Y. Qin, H. Wu, H. Li, N. Du and W. Hou, Preparation and properties of mixed metal oxides based layered double hydroxide as anode materials for dye-sensitized solar cell. Chemical Engineering Journal. 250(2014), 1-5. 17. K. J. AL-Salihi, Synthesis of layered double hydroxide and their application in DSC. IJSER. 7(2016). 694-698. 18. L. Jafari Foruzin, Z. Rezvani and K. Nejati, Fabrication of TiO2@ZnAl-layered double hydroxide based anode material for dye-sensitized solar cell. RSC Adv. 6(2016), 10912-10918. 19. Y. Zhu, D. Wang, X. Yang, S. Liu, D. Liu, J. Liu, H. Xiao, X. Hao and J. Liu, Investigation of the dye-sensitized solar cell designed by a series of mixed metal oxides based on ZnAl-layered double hydroxide. Appl. Phys. A. 123(2017), 641-648. 20. J. Cao, Y. Zhu, X. Yang, Y. Chen, Y. Li, H. Xiao, W. Hou and J. Liu, The promising photo anode of graphene/zinc titanium mixed metal oxides for the CdS quantum dot-sensitized solar cell. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 157(2016), 814-819. 21. J. Cao, Y. Zhao, Y. Zhu, X. Yang, P. Shi, H. Xiao, N. Du, W. Hou, G. Qi and J. Liu, Preparation and photovoltaic properties of CdS quantum dot-sensitized solar cell based on zinc tin mixed metal oxides. J. Colloid Interface Sci. 498(2017), 223-228. 22. J. Cao, Y. Zhu, X. Yang, S. Liu, D. Liu, X. Tang, H. Xiao, W. Hou, G. Qi and J. Liu, Graphene/zinc aluminum mixed metal oxides photo anode for CdS quantum dot-sensitized solar cell. Mater. Res. Express. 4(2017), 045501. 23. Z. P. Xu, G. S. Stevenson, C.-Q. Lu, G. Q. Lu, P. F. Bartlett and P. P. Gray, Stable suspension of layered double hydroxide nanoparticles in aqueous solution. J. Am. Chem. Soc. 128(2006), 36-37.. 26. S. Ito, T. N. Murakami, P. Comte, P. Liska, C. Gr?tzel, M. K. Nazeeruddin and M. Gr?tzel, Fabrication of thin film dye sensitized solar cells with solar to electric power conversion efficiency over 10%. Thin solid films. 516(2008), 4613-4619. 27. R. Sedighi, F. Tajabadi, S. Shahbazi, S. Gholipour and N. Taghavinia, Mixed?Halide CH3NH3PbI3?xXx (X= Cl, Br, I) Perovskites: Vapor?Assisted Solution Deposition and Application as Solar Cell Absorbers. ChemPhysChem. 17(2016), 2382-2388. 28. G. Sun, L. Sun, H. Wen, Z. Jia, K. Huang and C. Hu, From layered double hydroxide to spinel nanostructures: facile synthesis and characterization of nanoplatelets and nanorods. J. Phys. Chem. B. 110(2006), 13375-13380. 29. J. Perez-Ramirez, G. Mul, F. Kapteijn and J. Moulijn, A spectroscopic study of the effect of the trivalent cation on the thermal decomposition behaviour of Co-based hydrotalcites. J. Mater.Chem. 11(2001), 2529-2536. 30. P.-R. Wei, S.-H. Cheng, W.-N. Liao, K.-C. Kao, C.-F. Weng and C.-H. Lee, Synthesis of chitosan-coated near-infrared layered double hydroxide nanoparticles for in vivo optical imaging. J.Mater. Chem. 22(2012), 5503-5513. 31. C. Dong, X. Yuan, X. Wang, X. Liu, W. Dong, R. Wang, Y. Duan and F. Huang, Rational design of cobalt–chromium layered double hydroxide as a highly efficient electrocatalyst for water oxidation. J. Mater. Chem. A. 4(2016), 11292-11298. 32. X. Zhao, F. Zhang, S. Xu, D. G. Evans and X. Duan, From layered double hydroxides to ZnO-based mixed metal oxides by thermal decomposition: transformation mechanism and UV-blocking properties of the product. Chemistry of Materials. 22(2010), 3933-3942. 33. Z. P. Xu, G. Stevenson, C.-Q. Lu and G. Q. Lu, Dispersion and size control of layered double hydroxide nanoparticles in aqueous solutions. J. Phys. Chem. B. 110(2006), 16923-16929.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 284
تعداد دریافت فایل مقاله : 11

ورود به سامانه نشریه
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتياز:
موسسه پژوهشي
علوم و فناوري رنگ و پوشش
مدير مسوول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبير:
پروفسور زهرا رنجبر
مدير اجرايي:
دکتر فرهاد عامري
شاپا چاپي:
8779 - 1735
شاپا الکترونيکي:
2169 - 2383
دسترسی سریع
آخرین شماره های نشریه
آمارهای وبگاه
تعداد بازدید:285

کاربران حاضر:71