فهرست مطالب
عنوان |
صفحه |
فهرست جدولها……………………………………………………………………………………………………………………………………………ح
فهرست شکلها……………………………………………………………………………………………………………………………………………..خ
فصل 1- معرفی سلولهای خورشیدی رنگدانهای………………………………………………………………………………..1
1-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………2
1-2 اثر فوتوولتاییک…………………………………………………………………………………………………………………………………….2
1-3 پیشینه تاریخی…………………………………………………………………………………………………………………………………….4
1-4 ساختار و اصول عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانهای…………………………………………………………………5
1-5 اجزای مختلف یک سلول خورشیدی رنگدانهای………………………………………………………………………………….6
1-5-1 زیر لایه……………………………………………………………………………………………………………………………………………6
1-5-2 فوتوالکترود……………………………………………………………………………………………………………………………………..7
1-5-3 رنگدانه…………………………………………………………………………………………………………………………………………….8
1-5-4 الکترولیت……………………………………………………………………………………………………………………………………..10
1-5-5 الکترود مقابل (الکترود پشتی)…………………………………………………………………………………………………….11
1-5-6- بستن سلول………………………………………………………………………………………………………………………………..12
1-6 مکانیزم سلولهای خورشیدی رنگدانهای………………………………………………………………………………………….12
1-6-1 برانگیختگی رنگدانه و تزریق الکترون…………………………………………………………………………………….12
1-6-2 کاهش رنگدانهی اکسید شده………………………………………………………………………………………………………14
1-6-3 بازترکیب الکترونها با رنگدانهی اکسید شده و زوج ریداکس……………………………………………………15
1-6-4 انتقال بار در فیلم اکسید مزومتخلخل…………………………………………………………………………………………15
1-6-5 بازترکیب در فصل مشترک TCO و لایهی نیمرسانا…………………………………………………………………..16
1-6-6 کاهش الکترولیت در الکترود مقابل……………………………………………………………………………………………..17
1-7 مشخصه یابی سلولهای خورشیدی رنگدانهای…………………………………………………………………………………17
1-7-1 اندازهگیری بازده…………………………………………………………………………………………………………………………..17
1-7-2 طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی………………………………………………………………………………………..18
1-7-3 اندازهگیری بازده تبدیل فوتون به جریان (IPCE)……………………………………………………………………..20
1-8 جمع بندی…………………………………………………………………………………………………………………………………………24
فصل 2- مروری بر خصوصیات اکسید روی و معرفی برخی از روشهای ساخت و لایه نشانی آن………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..25
2-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………26
2-2 اکسید روی به عنوان یک نیمرسانا……………………………………………………………………………………………………27
2-2-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………..27
2-2-2 ساختار بلوری……………………………………………………………………………………………………………………………….28
2-2-3 خواص الکتریکی و اپتیکی ZnO…………………………………………………………………………………………………29
2-3 رشد ZnO………………………………………………………………………………………………………………………………………….30
2-3-1 روش هیدروترمال…………………………………………………………………………………………………………………………30
2-3-2 روش سونوشیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………..31
2-3-3 روش الکتروشیمیایی (ECD)………………………………………………………………………………………………………35
2-3-3-1 پایهی نظری روش ECD……………………………………………………………………………………………………….36
2-3-3-2 لایه نشانی یک اکسید……………………………………………………………………………………………………………37
2-3-3-3 مورفولوژی حاصل پس از لایه نشانی …………………………………………………………………………………..37
2-4 مروری در به کارگیری انواع نانوساختارهای ZnO در سلولهای خورشیدی رنگدانهای……………………..39
2-4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………..39
2-4-2 لایههای متخلخل ZnO……………………………………………………………………………………………………………….39
2-4-3 ساختارهای دو بعدی: نانوصفحهها /نانودیوارها……………………………………………………………………………41
2-4-4 ساختارهای یک بعدی: نانومیلهها/نانوسیمها………………………………………………………………………………43
2-4-5 نانوساختارهای یک بعدی: نانولولهها/نانوحلقهها………………………………………………………………………….44
2-4-6 نانوساختارهای یک بعدی: نانوتسمهها…………………………………………………………………………………………45
2-5 جمعبندی…………………………………………………………………………………………………………………………………………46
فصل 3- ساخت سلولهای خورشیدی رنگدانهای مبتنی بر نانوساختارهای ZnO……………………….47
3-1 مواد مصرفی برای ساخت نمونهها و ابزارهای مورد استفاده برای مشخصهیابی آنها………………………48
3-2 لایهنشانی ZnO به روش الکتروشیمیایی تحت تأثیر امواج فراصوت………………………………………………..49
3-3 تولید نانوذرات ZnO…………………………………………………………………………………………………………………………51
3-3-1 روش اول: روش سونوشیمیایی…………………………………………………………………………………………………….51
3-3-2 روش دوم: روش هیدروترمال……………………………………………………………………………………………………….52
3-3-3 روش سوم: روش هیدروترمال……………………………………………………………………………………………………..54
3-4 تهیهی خمیر از نانوذرات تولید شده به جهت لایهنشانی آنها به روش دکتر بلید………………………….56
3-4-1 تهیهی خمیر مبتنی بر ترکیبات پلمیری……………………………………………………………………………………56
3-4-2 تهیهی خمیر بدون استفاده از ترکیبات پلیمر…………………………………………………………………………….59
3-5 مراحل آمادهسازی سلول خورشیدی رنگدانهای مبتنی بر نانوساختارهای ZnO……………………………..59
3-5-1 آمادهسازی فوتوالکترود و فرآیند جذب رنگدانه…………………………………………………………………………..59
3-5-2 آمادهسازی کاتد……………………………………………………………………………………………………………………………60
3-5-3 بستن سلول خورشیدی، تزریق الکترولیت و نحوهی مشخصهیابی آن……………………………………….62
3-6 جمعبندی…………………………………………………………………………………………………………………………………………..65
فصل 4- نتیجهی به کارگیری لایههای ZnO در سلولهای خورشیدی رنگدانهای و تحلیل نتایج……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………66
4-1 نحوهی انجام لایهنشانی در روش الکتروشیمیایی و انتخاب پتانسیل مناسب…………………………………..67
4-2 بررسی تأثیر دما بر لایهنشانی ZnO………………………………………………………………………………………………….72
4-3 بررسی خواص اپتیکی لایههای ZnO……………………………………………………………………………………………….73
4-3-1 طیف سنجی مرئی- فرابنفش………………………………………………………………………………………………………73
4-3-2 طیف جذبی لایهها قبل و پس از پخت……………………………………………………………………………………….75
4-4 مورفولوژی لایهها پس از لایهنشانی به روش الکتروشیمیایی……………………………………………………………78
4-4-1 تصویر حاصل از میکروسکوپ نوری………………………………………………………………………………………………78
4-4-2 تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی……………………………………………………………………………..79
4-5 مورفولوژی لایهها پس از لایهنشانی به روش الکتروشیمیایی تحت امواج فراصوت………………………….82
4-6 علت تشکیل نانوتسمهها در لایهی ZnO تحت امواج فراصوت…………………………………………………………87
4-7 علت انتخاب مدت زمان 2 ساعت برای قرارگیری در محلول رنگدانه……………………………………………….90
4-8 بررسی خواص اپتیکی لایههای پوشش داده شده با رنگدانه…………………………………………………………….91
4-9 بررسی تأثیر تعداد لایههای پلاتینی بر عملکرد سلولها…………………………………………………………………..92
4-10 بررسی تأثیر مورفولوژی بر عملکرد سلولها…………………………………………………………………………………….93
4-11 برسی خواص اپتیکی نانوذرات تولید شدهی ZnO ………………………………………………………………………96
4-11-1 خواص اپتیکی نانوذرات تولید شده در روش اول……………………………………………………………………..96
4-11-2 خواص اپتیکی نانوذرات تولید شده در روش دوم………………………………………………………………………98
4-11-3 خواص اپتیکی نانوذرات تولید شده در روش سوم………………………………………………………………………98
4-11-4 مقایسه خواص اپتیکی نانوذرات ZnO تولید شده در سه روش متفاوت مذکور………………………….99
4-12 مقایسه خواص اپتیکی لایههای مبتنی بر نانوذرات ZnO تولید شده…………………………………………….100
4-12-1 قبل از قرارگیری در محلول رنگدانه………………………………………………………………………………………….100
4-12-2 پس از قرار گیری در محلول رنگدانه……………………………………………………………………………………….102
4-13 بررسی تأثیر لایههای ثانویهی ZnO بر عملکرد DSSCها………………………………………………………….104
4-13-1 بررسی تأثیر لایههای حاصل از نانوذرات پراکنده شده در محلول Carbowax بر روی عملکرد سلولها……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..104
4-13-2 بررسی تأثیر لایههای حاصل از نانوذرات پراکنده شده در اتانول بر عملکرد سلولها……………….106
4-14 بررسی میزان پایداری سلولهای خورشیدی…………………………………………………………………………………109
4-15 جمعبندی……………………………………………………………………………………………………………………………………..109
نتیجهگیری……………………………………………………………………………………………………………………………………………..111
پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………………………..114
فهرست مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………………….115
فهرست جدولها
عنوان |
صفحه |
جدول 1-1: خواص 2TiO کپهای [19]. ………………………………………………………………………………………………………7
جدول 2-1: پارامترهای فیزیکی ساختار ورتزایت ZnO. ………………………………………………………………………….29
جدول 2-2: مشخصهی I-V سلولهای رنگدانهای مبتنی بر لایهی متخلخل ZnO [85]. ……………………..40
جدول 2-3: تأثیر نانوصفحههای ZnO بر عملکرد DSSCها. …………………………………………………………………..42
جدول 2-4: تأثیر نانومیلهها/نانوسیمهای ZnO بر عملکرد DSSCها. ……………………………………………………..44
جدول 2-5: مشخصهی نانوتسمهها به همراه روش لایه نشانی آنها. ………………………………………………………46
جدول 3-1: نحوهی پخت لایههای پلاتینی. ……………………………………………………………………………………………….62
جدول 4-1: نتایج حاصل از قرارگیری لایه در محلول رنگدانه به مدت زمانهای 2 و 4 ساعت. ……………91
جدول 4-2: نتایج حاصل از لایهنشانی پلاتین. ………………………………………………………………………………………….93
جدول 4-3 : دادههای حاصل از مشخصهیابی I-V برای سلولهای مبتنی بر لایههای حاصل در غیاب و همچنین در حضور امواج فراصوت. …………………………………………………………………………………………………………….94
جدول 4-4: مقایسهی لبهی جذب، گام انرژی و نوع جابهجایی نانوذرات نسبت به ZnO کپهای. …………….99
جدول 4-5: مقایسهی لبهی جذب و اندازهی نانوذرات تولید شده. …………………………………………………………..100
جدول 4-6 : نتایج حاصل از به کارگیری نانوذرات تولید شده در روش اول در خمیرهای اول و دوم پلیمری. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….104
جدول 4-7 : نتایج حاصل از به کارگیری نانوذرات تولید شده در روش سوم در خمیر پلیمری سوم. ……….106
جدول 4-8 : نتایج حاصل از به کارگیری لایهی مبتنی بر نانوذرات تولید شده در روش اول و پراکنده شده در اتانول. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..107
جدول 4-9 : شمارهی سلولهای خورشیدی به همراه نحوهی آمادهسازی آنها. ……………………………………..108
فهرست شکلها
صفحه |
عنوان |
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.