مطالعه اثر آلایش Zn بر خواص فیزیکی نانوساختارهای اکسید قلع و تاثیر آن بر عملکرد سلول خورشیدی رنگدانه ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

در این پژوهش، نانوذرات دی اکسید قلع به روش آب­ گرمایی تهیه شد، سپس، به روش دکتر بلید روی FTO لایه نشانی شد و سلول خورشیدی DSSC با فوتوآند اکسید قلع ساخته شد. برای افزایش و بهبود بازدهی سلول­ها، فوتوآند ساخته شده با روی آلاییده شد. آنالیزهای XRD، FESEM، BET و DRS برای شناسایی ویژگی­ های فیزیکی نمونه ­های ساخته شده از قبیل ویژگی ساختاری، ریخت­ شناسی نانوذرات ساخته شده، اندازه گیری سطح ویژه و میزان تخلخل نمونه­ ها و بررسی ویژگی نوری و تعیین گاف نمونه­ ها، گرفته شد. در نهایت از نمونه­ های تهیه شده، سلول خورشیدی DSSC ساخته شد و آنالیز جریان-ولتاژ گرفته شد. نتایج نشان داد که آلایش Zn روی نوع ایزوترم جذب- واجذب نمونه تاثیر گذاشته و میزان سطح ویژه را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهد. همچنین، باعث کاهش اندازه گاف نواری می­ شود. پس از بررسی نتایج حاصل شده، بهترین بازدهی سلول خورشیدی متعلق به نمونه آلایش یافته با روی و با زمان بارگذاری رنگ 2 ساعت بود، که افزایش بازدهی حدود 4/5 برابر نسبت به فوتوآند SnO2 خالص را از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study the effect of Zn doping on the physical properties of tin oxide nanostructures and its effect on dye sensitized solar cell performance

نویسندگان [English]

  • Sahar Khajuee
  • Nafiseh Memarian
Faculty of Physics, Semnan University, P.O. Box: 35195-363, Semnan, Iran
چکیده [English]

In this study, tin dioxide nanoparticles were prepared by hydrothermal method, then deposited on FTO glass by Dr. Blade method and DSSC solar cell was fabricated with tin oxide photoanode. To improve cell efficiency, the prepared photoanode was doped with zinc. XRD, FESEM, BET and DRS analysis were carried out to identify the physical properties of the fabricated samples such as structural and morphological properties, specific surface area, and the optical properties of the samples. Finally, DSSC solar cell were constructed from prepared photoanodes and current-voltage analysis was performed. The results showed that Zn doping affects the adsorption-desorption isotherm of the sample and increases the specific surface area significantly. It also reduces the size of the tape gap. It was found that the best solar cell performance belonged to the sample doped with zinc with 2 hours of dye loading time, which showed an increase in efficiency of about 4.5 times compared to the pure SnO2 photoanode.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dye sensitized solar cell
  • Tin dioxide nanoparticles
  • Hydrothermal
  • Zinc doping

مراجع

 
[1] J.A. Castillo-Robles, E. Rocha-Rangel, J.A. Ramírez-de-León, F.C. Caballero-Rico, E.N. Armendáriz-Mireles. Journal of Composites Science, 5, 288, (2021).
[2] A. Omar, M.S. Ali, N. Abd Rahim. Solar Energy, 207, 1088-1121, (2020).
[3] M. Salem, N. Memarian, Journal of Coupled Systems and Multiscale Dynamics 5, 27-32, (2017).
[4] M. Memari, N. Memarian, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 31, 2298-2307, (2020).
[5] A. Zatirostami, Materials Science in Semiconductor Processing, 135, 106044, (2021).
[6] H.A. Shittu, I. T. Bello, M. A. Kareem, M. K. Awodele, Y. K. Sanusi, O. Adedokun. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 805, 012019, (2020).
[7] R. Milan, G.S. Selopal, M. Epifani, M.M. Natile, G. Sberveglieri, A. Vomiero, I. Concina, Scientific reports 5, 1-12, (2015).
[8] M. Abrari, M. Ahmadi, M. Ghanaatshoar, H. R. Moazami, S. S. Hosseiny Davarani, Journal of Alloys and Compounds, 784, 1036-1046, (2019).
[9] X. Miao, K. Pan, Y. Liao, W. Zhou, Q. Pan, G. Tian, G. Wang, J. Mater. Chem. A: Mater. Energ. Sustain, 1, 9853-9861, (2013).
[10] G.S. Selopal, N. Memarian, R. Milan, I. Concina, G. Sberveglieri, A. Vomiero,  ACS Applied Materials & Interfaces  6, 11236-11244, (2014).
[11] S. Ito, P. Chen, P. Comte, M.K. Nazeeruddin, P. Liska, P. Pechy, M. Gratzel, Prog. Photovolt: Res. Appl. 15, 603–612 (2007).
[12] E. Farahi, N. Memarian, The European Physical Journal Plus 137, 463, (2022).
[13] U. Holzwarth, N.J.N. Gibson, Nat. Nanotechnol. 6, 534–534, (2011).
[14] M. Kruk, M. Jaroniec, Chem. Mater. 13, 3169–3183 (2001).
[15] S. Khajuee, N. Memarian, The European Physical Journal Plus, 136, 1-12, (2021).
[16] P. Makuła, M. Pacia, W. Macyk, J. Phys. Chem.
Lett. 9, 6814–6817, (2018).
[17] R. Köferstein, L. Jäger, S.G. Ebbinghaus, Solid
State Ionics, 249–250, 1–5, (2013).
[18] E. Farahi, N. Memarian. Chemical Physics Letters, 730, 478-484, (2019).
[19] N. Memarian, I. Concina, A. Braga, S.M. Rozati, A. Vomiero, G. Sberveglieri, Angew. Chem. Int. Ed. 50, 12321–12325, (2011).
دنیای نانو
دوره 18، شماره 67
شهریور 1401
صفحه 68-73

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 تیر 1401
  • تاریخ پذیرش: 13 مرداد 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار