ساخت الکترود مقابل SnSe به روش کندوپاش بسامد رادیویی به منظور کاربری در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ بر پایه اکسید قلع

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم و مهندسی، گروه فیزیک، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران

2 انستیتوی مشترک پژوهش‌های هسته‌ای، دبنا، مسکو، روسیه

چکیده

امروزه توجه ویژه­ای به سلول­ های خورشیدی حساس شده با رنگ (DSSCs) معطوف شده است. از مهم­ترین قسمت­ های DSSCs الکترود مقابل است که معمولا از عنصر پلاتین در ساخت آن­ استفاده می‌شود. از آن جایی که پلاتین جزو مواد گران قیمت محسوب می‌شود، در این مطالعه پیشنهاد می‌شود که از الکترود مقابل SnSe به جای پلاتین استفاده شود. به این ترتیب با سلنایز کردن یک لایه­ قلع لایه نشانی شده روی شیشه به روش کندوپاش، لایه نازک SnSe ساخته شده و از این لایه به عنوان الکترود مقابل در سلول خورشیدی حساس شده با رنگ استفاده خواهد شد. همچنین فوتوآند مورد استفاده در این سلول از جنس اکسید قلع خواهد بود تا سلول به طور کامل مبتنی بر قلع ساخته شود. با تغییر دمای سلنایز کردن، ویژگی­ های ترابردی و الکتروکاتالیتی لایه، بهینه‌سازی شده و سلول خورشیدی بهینه تولید می‌شود. در این پژوهش، ویژگی‌های ریخت‌شناسی لایه ­ها با تصویرهای FESEM بررسی شده و از آنالیزهای CV و EIS برای محک ویژگی‌های ترابردی و الکتروکاتالیتی استفاده می‌شود. همچنین منحنی جریان-ولتاژ سلول­ های ساخته شده عیان ساخت که سلول ساخته شده از لایه­ سنتز شده در دمای 450 درجه­ سلسیوس با داشتن بازده­ 9/4 % بهترین عملکرد را به دست می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Jiang S., Klingan K., Pasquini C., Dau H.J.T.J.O.C.P., New Aspects of Operando Raman Spectroscopy Applied to Electrochemical Co2 Reduction on Cu Foams, 150(4): 041718 (2019).
[2] Junger I.J., Tellioglu A., Ehrmann A.J.O., Refilling Dsscs as a Method to Ensure Longevity, 160: 255-258 (2018).
[3] Moradi A., Abrari M., Ahmadi M., Efficiency Enhancement in Dye-Sensitized Solar Cells through the Decoration of Electro-Spun TiO2 Nanofibers with Ag Nanoparticles, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 31(19): 16759-16768 (2020).
[4] Chou J.-C., Ko C.-C., Chang J.-X., Nien Y.-H., Lai C.-H., Kuo P.-Y., Chen H.-H., Hsu H.-H., Hu G.-M., Photovoltaic Properties of an RgO/Pt Counter Electrode with Azo Photoanode for Dye-Sensitized Solar Cells under Low Light Intensity, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, 33(1): 121-127 (2019).
[5] Suriani A., Nurhafizah M., Mohamed A., Mamat M., Malek M., Ahmad M., Pandikumar A., Huang N., Enhanced Photovoltaic Performance Using Reduced Graphene Oxide Assisted by Triple-Tail Surfactant as an Efficient and Low-Cost Counter Electrode for Dye-Sensitized Solar Cells, Optik, 139: 291-298 (2017).
[6] Xu S., Cheng N., Yin H., Cao D., Mi B., Electrospray Preparation of Cuins2 Films as Efficient Counter Electrode for Dye-Sensitized Solar Cells, Chemical Engineering Journal, 397: 125463 (2020).
[7] Kung C.-W., Chen H.-W., Lin C.-Y., Huang K.-C., Vittal R., Ho K.-C., Cos Acicular Nanorod Arrays for the Counter Electrode of an Efficient Dye-Sensitized Solar Cell, ACS nano, 6(8): 7016-7025 (2012).
[8] Sun K.C., Arbab A.A., Sahito I.A., Qadir M.B., Choi B.J., Kwon S.C., Yeo S.Y., Yi S.C., Jeong S.H.J.R.a., A Pvdf-Based Electrolyte Membrane for a Carbon Counter Electrode in Dye-Sensitized Solar Cells, 7(34): 20908-20918 (2017).
[9] Tang B., Yu H., Huang W., Sun Y., Li X., Li S., Ma T.J.R.A., Three-Dimensional Graphene Networks and Rgo-Based Counter Electrode for Dsscs, 9(28): 15678-15685 (2019).
[10] Mutta G.R., Popuri S.R., Maciejczyk M., Robertson N., Vasundhara M., Wilson J.I., Bennett N.S.J.M.R.E., V2O5 as an Inexpensive Counter Electrode for Dye Sensitized Solar Cells, 3(3): 035501 (2016).
[11] Cui X., Xu W., Xie Z., Wang Y.J.J.O.M.C.A., High-Performance Dye-Sensitized Solar Cells Based on Ag-Doped SnS2 Counter Electrodes, 4(5): 1908-1914 (2016).
[12] Ramasamy P., Manivasakan P., Kim J., Phase Controlled Synthesis of Snse and SnS2 Hierarchical Nanostructures Made of Single Crystalline Ultrathin Nanosheets, CrystEngComm, 17(4): 807-813 (2015).
[13] Liu F., Zhu J., Xu Y., Zhou L., Li Y., Hu L., Yao J., Dai S., Snx (X= S, Se) Thin Films as Cost-Effective and Highly Efficient Counter Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells, Chemical Communications, 51(38): 8108-8111 (2015).
[14] Kumar D.K., Popuri S.R., Swami S.K., Onuoha O.R., Bos J.-W.G., Chen B., Bennett N., Upadhyaya H., Screen Printed Tin Selenide Films Used as the Counter Electrodes in Dye Sensitized Solar Cells, Solar Energy, 190: 28-33 (2019).
[15] Abrari M., Ghanaatshoar M., Moazami H.R., Davarani S.S.H.J.J.o.E.M., Synthesis of SnO2 Nanoparticles by Electrooxidation Method and Their Application in Dye-Sensitized Solar Cells: The Influence of the Counterion, 48(1): 445-453 (2019).
[16] Abrari M., Ahmadi M., Ghanaatshoar M., Moazami H.R., Davarani S.S.H., Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells Based on SnO2/ZnO Composite Nanostructures: A New Facile Method Using Dual Anodic Dissolution, Journal of Alloys and Compounds, 784: 1036-1046 (2019).
[17] Mittemeijer E.J., "Fundamentals of Materials Science: The Microstructure–Property Relationship Using Metals as Model Systems", Springer Science & Business Media, (2010).
[18] Wu C.-S., Chang T.-W., Teng H., Lee Y.-L., High Performance Carbon Black Counter Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells, Energy, 115: 513-518 (2016).
[19] He B., Tang Q., Liang T., Li Q., Efficient Dye-Sensitized Solar Cells from Polyaniline–Single Wall Carbon Nanotube Complex Counter Electrodes, Journal of Materials Chemistry A, 2(9): 3119-3126 (2014).
[20] Zatirostami A., Electro-Deposited Snse on Ito: A Low-Cost and High-Performance Counter Electrode for Dsscs, Journal of Alloys and Compounds, 844: 156151 (2020).
[21] Gullace S., Nastasi F., Puntoriero F., Trusso S., Calogero G., A Platinum-Free Nanostructured Gold Counter Electrode for Dsscs Prepared by Pulsed Laser Ablation, Applied Surface Science, 506: 144690 (2020).
[22] Chen P.-W., Lee C.-P., Chang L.-Y., Chang J., Yeh M.-H., Lin L.-Y., Vittal R., Lin J.-J., Ho K.-C., Dye-Sensitized Solar Cells with Low-Cost Catalytic Films of Polymer-Loaded Carbon Black on Their Counter Electrode, RSC advances, 3(17): 5871-5881 (2013).