عنوان

سنتز، شناسایی و بررسی خواص فوتوولتایی نانوکامپوزیت اکسیدهای فلزی مختلط با نانولوله‌های کربنی چند دیواره به عنوان لایه انتقال‌دهنده الکترون در سلول‌های خورشیدی پروسکایتی تمام‌مزومتخلخل

پ۲۷۲۰۸

per

سنتز، شناسایی و بررسی خواص فوتوولتایی نانوکامپوزیت اکسیدهای فلزی مختلط با نانولوله‌های کربنی چند دیواره به عنوان لایه انتقال‌دهنده الکترون در سلول‌های خورشیدی پروسکایتی تمام‌مزومتخلخل

سپهر طبیبی

مهندسی شیمی

۱۴۰۱

۹۵ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

شیمی کاربردی

۱۴۰۱/۰۶/۲۹

در پروژه حاضر، اکسیدهای فلزی مختلط از قبیل استرانسیوم‌تیتانات (SrTiO3) و نانوکامپوزیت اکسیدهای فلزی مختلط با درصدهای مختلف 5 و 10 درصد وزنی نانولوله‌های کربنی چند دیواره عامل‌دار شده با کربوکسیلیک‌اسید (MWCNT-COOH) با استفاده از فرآیند سل ژل همراه با تغییرات pH سنتز شده و با استفاده از روش‌های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی (FESEM) و طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) شناسایی شد. رفتار نوری ترکیبات سنتز شده با استفاده از طیف‌سنجی UV-Vis مورد بررسی قرار گرفت و شکاف انرژی مربوطه محاسبه شد. اکسیدهای فلزی مختلط و نانوکامپوزیت اکسیدهای فلزی مختلط با نانولوله‌های کربنی چند دیواره سنتز شده به عنوان لایه انتقال‌دهنده الکترون در سلول‌های خورشیدی پروسکایتی تمام مزومتخلخل مورد استفاده قرار گرفته و رفتار فوتوولتایی آنها با استفاده از منحنی‌های دانسیته جریان- ولتاژ (I-V) تحت تابش نور با شبیه‌ساز خورشیدی و فیلتر AM1.5G مورد مطالعه قرار گرفت و پارامترهای فوتوولتایی از قبیل ولتاژ مدار باز (Voc)، دانسیته جریان اتصال کوتاه (Jsc)، فاکتور پرشدگی (FF) و راندمان تبدیل توان (PCE) بررسی شد. نتایج حاصل از منحنی‌های I-V نشان دادند که بازده سلول‌های خورشیدی حاوی لایه انتقال‌دهنده الکترون استرانسیوم‌تیتانات و همچنین استرانسیوم‌تیتانات کامپوزیت شده با 5 درصد وزنی نانولوله‌های کربن چند دیواره بهتر از نانوکامپوزیت استرانسیوم‌تیتانات با 10 درصد وزنی نانولوله‌های کربن چند دیواره است. طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) برای بررسی مقاومت انتقال بار و مقاومت بازترکیبی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی برای سلول خورشیدی نشان‌دهنده این است که استرانسیوم‌تیتانات میزان مقاومت انتقال بار و مقاومت بازترکیبی بهینه دارد. میزان بازترکیبی الکترون‌ها و حفره‌های تولید شده، با استفاده از آنالیز فوتولومینسانس (PL) بررسی شد. نتایج نشان دهنده این است که میزان بازترکیبی الکترون و حفره در استرانسیوم‌تیتانات کمتر از حالت‌های کامپوزیتی می‌باشد.

In this project, mixed metal oxides such as strontium titanate (SrTiO3) and nanocomposite of mixed metal oxides with different percentages of %5 and %10 of multi-wall carbon nanotubes functionalized with carboxylic acid (MWCNT-COOH) synthesized using the sol-gel process with pH variation and identified using X-ray diffraction (XRD), field emission electron microscopy (FESEM) and X-ray energy diffraction spectroscopy (EDS). The optical behavior of the synthesized compounds was investigated using UV-Vis spectroscopy and the corresponding band gap was calculated. Mixed metal oxides and their nanocomposites with multi-wall carbon nanotubes synthesized as electron transport layer in all mesoporous perovskite solar cells and their photovoltaic behavior using current-voltage (I-V) density curves under light irradiation with a Solar simulator and AM1.5G filter were studied and photovoltaic parameters such as open circuit voltage (Voc), short circuit current density (Jsc), fill factor (FF) and power conversion efficiency (PCE) were investigated.The results of I-V curves showed that the efficiency of solar cells containing strontium titanate electron transport layer and strontium titanate composite with %5 of multi-wall carbon nanotubes is better than strontium titanate nanocomposite with %10 of multi-wall carbon nanotubes. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to investigate charge transfer resistance and recombination resistance.The results of electrochemical impedance spectroscopy for solar cell indicate that strontium titanate has optimal charge transfer resistance and recombination resistance recombination of electrons and holes was checked using photoluminescence (PL) analysis. The results show that the rate of electron and hole recombination in strontium titanate is lower than in composite states

Synthesis, characterization and investigating the photovoltaic properties of mixed metal oxides nanocomposite with multiwall carbon nanotubes as electron transport layer in full mesoscopic perovskite solar cells

‏ طبیبی،

‏حسینی،

‏‏سپهر

‏میرقاسم

تهيه کننده

استاد راهنما

‏ نیایی،

‏یاردانی سفیدی،

‏‏علیقلی

‏ پریا

استاد مشاور

استاد مشاور

‏ تبریز