فهرست

ساخت کاتد دمای پایین با زیرلایه ی کروم برای سلول خورشیدی رنگدانه ای

نشریه: زمستان ۱۳۹۴ - مقاله 5   صفحات :  145 تا 152



کد مقاله:
nm-171

مولفین:
فاطمه بهروزنژاد: دانشگاه صنعتی شریف - پژوهشکده علوم و فناوری نانو
نیما تقوی نیا: دانشگاه شریف - دانشکده فیزیک


چکیده مقاله:

یکی از چالش های مهم در حوزه ی سلول های خورشیدی نانوساختاری، ساخت الکترود با استفاده از فرایند های دمای پایین است تا علاوه بر کاهش پیچیدگی و هزینه ی ساخت، بتوان در ادامه از آن ها برای ساخت سلول های خورشیدی انعطاف پذیر استفاده کرد. در این پژوهش، کروم لایه نشانی شده به روش الکتروشیمیایی، به عنوان زیرلایه ی کاتد معرفی شده است. بیشتر بودن میدان الکتریکی روی لبه ها و نقص های ایجاد شده روی این زیرلایه، هنگام لایه نشانی پلاتین به روش الکتروشیمیایی، باعث توزیع یکنواخت تر نانوذرات پلاتین روی سطح الکترود و درنتیجه افزایش سطح مؤثر آن می شود. با استفاده از این کاتد، علاوه بر امکان ساخت در دمای پایین، امکان ساخت در ابعاد بزرگ نیز ایجاد می شود به دلیل مقاومت سری کم فلز کروم در مقایسه با زیرلایه ی FTO . در نهایت، اثر استفاده از کروم به عنوان زیرلایه ی کاتد با اثر استفاده از آن به عنوان زیرلایه ی فوتوآند در بازدهی و محدودیت های ساخت، مقایسه و بررسی شده است. با استفاده از این کاتد دمای پایین در سلول خورشیدی رنگدانه ای، بازدهی 9.49 به طور میانگین به دست آمد.


Article's English abstract:

One of the biggest challenges in nano structure-based solar cells is fabricating low-temperature electrodes for decreasing fabrication cost and complexity and also utilizing them in flexible solar cells. In this research, electrochemically deposited Cr layer is introduced for using as a counter electrode´s substrate. Increasing electrical field on edges and defects result in increasing the uniformity of platinum nanoparticles on the surface and enhancing the efficient surface area. Using this counter electrode, moreover than making the possibility of low-temperature fabrication, enhances large-scale fabrication feasibility due to the low series resistance of Cr in comparison with FTO/glass. Finally, the effect of utilizing Cr as a counter electrode substrate on the efficiency and fabrication limitation is studied in comparison with utilizing that as a photo-anode substrate. The maximum efficiency of 9.52 is obtained by using this low-temperature counter electrode in dye sensitized solar cell.


کلید واژگان:
سلول خورشیدی رنگدانه ای، لایه نشانی الکتروشیمیایی، مقاومت انتقال بار، مقاومت سری، نانوذرات پلاتین

English Keywords:
Dye solar cells, Electrochemical deposition, Charge transfer resistance, Series resistance, Platinum nanoparticles.

منابع:

English References:
[1] B. O’Regan and M. Gr?tzel, “A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films,” Nature, vol. 353, no. 6346, pp. 737–740, Oct. 1991. [2] B. E. Hardin, H. J. Snaith, and M. D. McGehee, “The renaissance of dye-sensitized solar cells,” Nat. Photonics, vol. 6, no. 3, pp. 162–169, 2012. [3] K. Okada, H. Matsui, T. Kawashima, T. Ezure, and N. Tanabe, “100 Mm?× 100 Mm Large-Sized Dye Sensitized Solar Cells,” J. Photochem. Photobiol. A Chem., vol. 164, no. 1–3, pp. 193–198, 2004. [4] T. Ma, X. Fang, M. Akiyama, K. Inoue, H. Noma, and E. Abe, “Properties of several types of novel counter electrodes for dye-sensitized solar cells,” J. Electroanal. Chem., vol. 574, no. 1, pp. 77–83, 2004. [5] K. Miettunen, J. Halme, M. Toivola, and P. Lund, “Initial Performance of Dye Solar Cells on Stainless Steel Substrates,” J. Phys. Chem. C, vol. 112, no. 10, pp. 4011–4017, 2008. [6] M. Toivola, F. Ahlskog, and P. Lund, “Industrial sheet metals for nanocrystalline dye-sensitized solar cell structures,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 90, no. 17, pp. 2881–2893, 2006. [7] M. Wu and T. Ma, “Platinum-free catalysts as counter electrodes in dye-sensitized solar cells,” ChemSusChem, vol. 5, no. 8, pp. 1343–1357, 2012. [8] B. Fan, X. Mei, K. Sun, and J. Ouyang, “Conducting polymer/carbon nanotube composite as counter electrode of dye-sensitized solar cells,” Appl. Phys. Lett., vol. 93, no. 14, pp. 91–94, 2008. [9] X. Huang, P. Shen, B. Zhao, X. Feng, S. Jiang, H. Chen, H. Li, and S. Tan, “Stainless steel mesh-based flexible quasi-solid dye-sensitized solar cells,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 94, no. 6, pp. 1005–1010, 2010. [10] Y. Jun, J. Kim, and M. G. Kang, “A study of stainless steel-based dye-sensitized solar cells and modules,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 91, no. 9, pp. 779–784, 2007. [11] C. M. Chen, C. H. Chen, and T. C. Wei, “Chemical deposition of platinum on metallic sheets as counterelectrodes for dye-sensitized solar cells,” Electrochim. Acta, vol. 55, no. 5, pp. 1687–1695, 2010. [12] N. Fuke, A. Fukui, R. Komiya, A. Islam, M. Yanagida, R. Yamanaka, L. Han, and Y. Chiba, “New Approach to Low-Cost Dye-Sensitized Solar Cells With Back Contact Electrodes New Approach to Low-Cost Dye-Sensitized Solar Cells With Back,” no. 3, pp. 4974–4979, 2008. [13] N. Fuke, R. Katoh, A. Islam, M. Kasuya, A. Furube, A. Fukui, Y. Chiba, R. Komiya, R. Yamanaka, L. Han, and H. Harima, “Influence of TiCl4 treatment on back contact dye-sensitized solar cells sensitized with black dye,” Energy Environ. Sci., vol. 2, no. 11, p. 1205, 2009. [14] D. Fu, P. Lay, and U. Bach, “TCO-free flexible monolithic back-contact dye-sensitized solar cells,” Energy Environ. Sci., vol. 6, no. 3, p. 824, 2013. [15] F. Behrouznejad and N. Taghavinia, “Utilizing Chromium as the Photoanode Substrate in Dye-Sensitized Solar Cells,” ChemElectroChem, vol. 1, no. 5, pp. 944–950, 2014. [16] F. Behrouznejad and N. Taghavinia, “High-performance/low-temperature-processed dye solar cell counter electrodes based on chromium substrates with cube-like morphology,” J. Power Sources, vol. 260, pp. 299–306, 2014.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 2081
تعداد دریافت فایل مقاله : 27