بررسی اثر چگالي جريان بر میزان جذب ماده رنگزا بر سطح نانوتیتانیای تهیه شده به روش الکتروبرنشانی جهت استفاده در سلول‌های خورشیدی



نشریه: سال دوازدهم- شماره اول - بهار 1397 - مقاله 3   صفحات :  23 تا 32



کد مقاله:
JCST-09-08-2017-1751

مولفین:
مهسا تقی زاده مازندرانی: موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش - قطب علمی رنگ
زهرا رنجبر: موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ و پوشش - گروه پوشش‌های سطح و خوردگی؛قطب علمی رنگ
شهره روحانی: موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ و پوشش - گروه پژوهشی مواد رنگزای آلی؛قطب علمي رنگ
مریم رنجبر: سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران - گروه پژوهشی صنايع معدني و کاتاليست‌ها


چکیده مقاله:

این پژوهش الکتروبرنشانی نانوذرات دی اکسید تیتانیم، از پراکنه‌های آبی را مورد بررسی قرار می‌دهد. اثربخشی استفاده از لایه‌نشانی به این شیوه در فناوری‌های گوناگون، به شدت وابسته به نوع ترکیب، ریخت‌شناسی و شاخصه‌های ساختاری و فرآیندی است، این موارد مستقیماً در ارتباط با روش آماده‌سازی و شرایط لایه‌نشانی (برای مثال چگالی جریان، نوع سطح، pH، غلظت یون، اندازه و کیفیت نانو ذرات، اختلاط الکترولیت و غیره) می‌باشد. بررسی اثر چگالی جریان بر میزان جذب ماده رنگزا روی سطح لایه تیتانیای الکتروبرنشانده و امکان‌سنجی جهت افزایش بازده تبدیل انرژی سلول‌های خورشیدی حساس شده با ماده رنگزا، از اهداف عمده در پیشبرد این پژوهش بوده است. لايه نيمه‌رسانا تحت شرايط مختلف ولتاژ و جريان به روش الكتروبرنشاني تهيه شد و پس از آن جذب سه ماده رنگزا بر پايه روتنيم بر سطح لايه نيمه‌رسانا بررسي گرديد. نتایج به دست آمده نشان مي‌دهد تغییر چگالی جریان سبب افزایش ضخامت لایه نانوتیتانیای الکتروبرنشسته بر روي الکترود شده است و این تغییرات وابسته به افزایش بازده نشست نانو ذرات تیتانیا می‌باشد. مقایسه سه ماده رنگزا N719،N455-PF6 و P1نشان مي‌دهد كه N455-PF6 نسبت به دو ماده رنگزای دیگر، رفتار خطی و تکرارپذیرتری با افزایش جریان نشان داده است.


Article's English abstract:

Electrodeposition of nano titania from aqueous dispersion has been studied. Properties of The electrodeposited layer are related to nanoparticle type, morphology, structure and process characteristics. These properties are directly affected by preparation method and electrodeposition parameters such as current density, substrate type, pH, ionic concentration, size, type of nanoparticles, electrolyte mixing, etc. Characteristics of nano titania could affect the conversion efficiency of DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) significantly. Electrodeposition is a good candidate for applying nano titania as a semi-conductor. In this study the effect of electrodeposition current density on the adsorption of different types of dyes on electrodeposited nano titania in a DSSC has been studied. N455-PF6 showed more dye adsorption on the electrodeposited nano titania. The increasing current density, the raising nano titania thickness and deposition yield. Comparing three types of dyes (P1, N455-PF6, N719) showed that N455-PF6 represented a linear and reproducible absorption by increasing current density.


کلید واژگان:
چگالی جریان، الكتروبرنشاني، سلول‌های خورشیدی حساس‌شده با مواد رنگزا، نانوذرات دي اكسيد تيتانيم، جذب.

English Keywords:
Current density, Electro deposition (ED), Dye-sensitized solar cell (DSSC), TiO2 Nanoparticles, Absorption.

منابع:
1. م. حسين‌نژاد، ك. قرنجيگ، مروری بر اثرات گروه‌های مختلف الکترون‌گیرنده مواد رنگزا بر روی ویژگی‌های اپتیک و الکترونیک سلول‌های خورشیدی. نشريه علمي ترويجي مطالعات در دنياي رنگ. (1395)6، 18-3. 12. آ. الماسيان، ا. عليا، م. پروين‌زاده، غ. چيذري‌فرد، رنگبری رنگزای کاتیونی بازیک قرمز46 از محلول‌های آبی با استفاده از کامپوزیت سوپر جاذب زئولیت / اسید اکریلیک: بررسی ایزوترم و سینتیک جذب. نشريه علمي پژوهشي علوم و فناوري رنگ. (1392)7، 203-195. 15. مریم رنجبر، علیرضا صالحی‌راد، تهیه کمپلکس روتنیم با لیگاند 2،2- بی پیریدین 4،4 دی کربوکسیلیک اسید با قابلیت کاربرد در سلول‌های خورشیدی رنگینه‌ای، طرح صنعتی، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران 1392.

English References:
2. M. Hosseinnezhad, K. Gharanjig, S. Moradian, Effect of antiaggregation agent on photovoltaic performance of indoline sensitized solar cells. Mater. Technol. 30(2015), 189-192. 3. J. Thomas, Photovoltaics and thin-film transistors, http://www.treehugger.com, 17 February, 2007. 4. C. W. Tang, Two layer organic photovoltaic cell. Appl. Phys. Lett. 48(1986), 183. 5. N. Yang, J. Zhai, D. Wang, Y. Chen, L. Jiang, Two-dimensional grapheme bridges enhanced photoinduced charge transport in dye-sensitized solar cells. ACS Nano. 42(2010), 887–894. 6. V. Fthenakis, Sustainability of photovoltaics: the case for thin-film solar cells. Renew. Sustain. Energy Rev. 13(2009), 2746–2750. 7. K. Kalyanasundaram, M. Gr?tzel, Efficient dye-sensitized solar cells for direct conversion of sunlight to electricity. Mater. Matters. 4(2009), 88-91. 8. L. Besra, M. L. b., A review on fundamentals and applications of electrophoretic deposition (EPD). Prog. Mater. Sci. 52(2007), 1-61. 9. K. Eufinger, D. Poelman, H. Poelman, R. De Gryse, G. B. Marin, Thin solid films: process and applications, Transworid Research Network publisher, Trans world Research Network, 4(2008), 60-86. 10. A. Gomes, B. Ferna?ndez, R. Pereiro, Electrodeposition of metal matrix nanocomposites: Improvement of the chemical characterization techniques, in Advances in Nanocomposites – Synthesis. Characterization and Industrial Applications, 1(2011), 523-526. 11. W. K. Backhaus, E. Klumpp, H. D. Narres, M. J. Schwuger, Adsorption of 2,4-dichlorophenol on montmorillonite and silica: Influence of nonionic surfactants. J. Colloid Interf. Sci. 242(2001), 6–13. 13. X. Zhang, A. Li, Z. Jiang, Q. Zhang, Adsorption of dyes and phenol from water on resin adsorbents: Effect of adsorbate size and pore size distribution. J. Hazard. Mater. 137(2006), 1115-1122. 14. C. Pan, Y. Xiong, Q. Su, A. M. Li, J. L. Chen, Q. X. Zhang, Role of amination of a polymeric adsorbent on phenol adsorption from aqueous solution. Chemosphere. 51(2003), 953–962. 16. M. Gratzel, J. R. Durrant, Dye-sensitised mesoscopic solar cells. In: Mary D Archer, Arthur J Nozik, editors. Nanostructured and Photo electrochemical Systems for Solar Photon Conversion. USA. 2008, P 780 17. L. Grinis, S. Dor, A. Ofir, A. Zaban, Electrophoretic deposition and compression of titania nanoparticle films for dye-sensitized solar cells. J. Photochem. Photobiol. A. 198(2008), 52-59. 18. S. Patra, C. Andriamiadamanana, M. Tulodziecki, C. Davoisne, P. Taberna, F. Sauvage, Low-temperature electrodeposition approach leading to robust mesoscopic anatase TiO2 films. Sci. Rep. 10(2016), 1038. 19. S. Patra, C. Davoisne, S. Bruyère, H. Bouyanfif, S. Cassaignon, P. Taberna, F. Sauvage, Room temperature synthesis of high surface area anatase TiO2 exhibiting a complete lithium insertion solid solution. J. Part. Part. Sys. Char. 30(2013), 1093–1104. 20. Y. Numata, S. Zhang, X. Yang, L. Han, Cosensitization of Ruthenium–Polypyridyl dyes with organic dyes in dye-sensitized solar cells. J. Chem. Lett. 42(2013), 1328¬1335. 21. Yu. Bai, I. Mora-Sero?, F. De Angelis, J. Bisquert, P. Wang, Titanium dioxide nanomaterials for photovoltaic applications. J. Am. Chem. Soc. 10(2013), 1021-1028.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 523
تعداد دریافت فایل مقاله : 7

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:524

کاربران حاضر:33