عنوان

کنترل لایه‌نشانی الکتروشیمیایی پیش ماده اکسید فلزی بر روی نانولوله‌های اکسید تیتانیم جهت به کارگیری در سلول‌های خورشیدی

شماره

۴۸۵۳پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

عنوان اصلي

کنترل لایه‌نشانی الکتروشیمیایی پیش ماده اکسید فلزی بر روی نانولوله‌های اکسید تیتانیم جهت به کارگیری در سلول‌های خورشیدی

نام عام مواد

[پایان نامه]

نام نخستين پديدآور

کیمیا کیانپور

نام ناشر، پخش کننده و غيره

صنعتی سهند

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۱۲۰ص.

ساير جزييات

مصور، جدول، نمودار

مواد همراه اثر

CD

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی مواد- نانومواد

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۱۱/۰۱

متن يادداشت

مواد پروسکایت آلی-معدنی به خصوص پروسکایت متیل آمونیوم سرب تری هالید، به دلیل داشتن خواص نوری و الکتریکی قابل توجه، در کاربردهای فتوولتاییک مورد استفاده قرار گرفته‌اند. یکی از چالش‌های مربوط به تجاری‌سازی این ماده، وجود عنصر سمی سرب در ترکیب آن است. برای حل این مشکل، استفاده از یون¬های فلزی دیگر از جمله قلع به جای سرب پیشنهاد شده است. چالش دیگر، نیاز به استفاده از حلال¬های آلی بسیار سمی در روش¬های متداول سنتز آنها است. در این پژوهش، با هدف حل چالش‌های ذکر شده، روشی دو مرحله¬ای و عاری از حلال، شامل لایه¬نشانی الکتروشیمیایی اکسید قلع و سپس تبدیل شیمیایی آن به پروسکایت با غوطه‌وری در محلولی مناسب استفاده شده است. به عنوان زیرلایه برای لایه¬نشانی اکسید قلع، از نانولوله¬های اکسید تیتانیم TiO2 از طریق سنتز به دو روش آندایز تك مرحله¬ای و دو مرحله¬ای استفاده شد. نتایج حاصل از آنالیز پراش اشعه ایکس نشان داد که نانولوله‌های TiO2 بلافاصله پس از آندایز آمورف هستند ولی پس از انجام عملیات حرارتی آنیل به فاز بلوری آناتاز تبدیل می‌شوند. از روش لایه‌نشانی الکتروشیمیایی به عنوان روشی ساده، ارزان و مقیاس‌پذیر، برای لایه¬نشانی اکسید قلع بر روی نانولوله¬های TiO2 استفاده شد. تأثیر پارامترهای مختلف لایه¬نشانی از جمله دمش اکسیژن قبل و حین فرآیند، دما، شرایط زیرلایه، زمان و عملیات حرارتی بر نوع فاز و مورفولوژی پوشش بدست آمده از طریق روش جریان مستقیم بررسی شد. نتایج نشان داد که تنها با دمش O2 قبل از فرآیند نمی‌توان به اکسید قلع دست یافت و لازمه دستیابی به اکسید قلع، دمش O2 به محلول حین انجام فرآیند است. پس از انجام آزمون‌های مختلف، دمای لایه‌نشانی ℃ 65، زمان لایه‌نشانی 3 دقیقه همراه با دمش O2قبل و حین فرآیند به عنوان شرایط نهایی برای دستیابی به پوششی یکنواخت از اکسید قلع در نظر گرفته شد. هرچند در این حالت قلع نیز در ساختار پوشش وجود داشت. برای بررسی امکان دستیابی به اکسید قلع خالص، آزمون ولتامتری چرخه‌ای و پس از آن، آزمون کرونوآمپرومتری انجام شد. با توجه به منحنی حاصل از این آزمون مشخص شد که تقاطع شاخه کاتدی و آندی در پتانسیل mV 410- نسبت به الکترود مرجع Ag/AgCl رخ می‌دهد. با انجام لایه‌نشانی کرونوآمپرومتری در این پتانسیل و دمای ℃ 65، پوششی از اکسید قلع خالص بدست آمد. برای تبدیل پوشش اکسید قلع بدست آمده به پروسکایت، از روش تبدیل مستقیم استفاده شد. بدین منظور، پوشش حاصل در محلولی از متیل آمونیم برومید/اتانول به مدت نیم ساعت و 6 ساعت غوطه‌ور شد. نتایج حاصل از آزمون طیف‌سنجی انعکاس پراکنده همراه با به¬کارگیری روش کوبلکا -مانك نشان داد که گاف انرژی پروسکایت متیل آمونیم قلع تری برومید بدست آمده برابر با eV2 است. نتایج حاصل نشان داد که روش دومرحله¬ای پیشنهاد شده برای تهیه پروسکایت MASnBr3 موفقیت‌آمیز بوده است و می¬تواند به عنوان روشی سبز و دوست‌دار محیط‌زیست برای تهیه پروسکایت اشاره شده در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

متن يادداشت

Hybrid organic-inorganic perovskite materials, especially methylammonium lead trihalide, have been used in photovoltaic applications owing to their unique optical and electrical properties. The toxicity of lead as one of the existing challenges about this perovskite, may hinder the large-scale application of aforementioned material. Tin metal ion is one of the most promising candidates for lead-free perovskites. One other obstacle to commercial application of these materials is the fact that the most widely adopted synthesizing method of perovskite requires the use of toxic organic solvents. In the present work, aiming to overcome the mentioned drawbacks, a two-step solvent-free method has been offered for synthesizing tin-based perovskite. The method includes electrochemically depositing tin oxide on an intended substrate followed by chemically converting the layer to perovskite through dipping in a proper solution. As a substrate for tin oxide electrodeposition, TiO2 nanotubes were synthesized by means of two different anodizing processes: one-step and two-step anodizing. The results of the X-ray diffraction analysis showed that the as-synthesized TiO2 nanotubes have amorphous nature but they convert to the crystalline anatase phase after the defined heat treatment. The electrochemical deposition, as a simple, cost-effective and scalable method, was used in order to deposit tin oxide layer on the nanotubes. Effects of different electrodeposition parameters such as oxygen blowing before and during electrodeposition, temperature, condition of substrate, time and heat treatment on the phase and morphology of obtained coating were investigated through the direct current method. The results showed that the oxygen blowing before the process does not lead to a pure tin oxide coating on its own and for this purpose, it is essential to blow oxygen during the process, too. Taking different tests, the optimum conditions for a uniform tin oxide layer were found to be temperature of 65 ℃, deposition time of 3 minutes accompanied by O2 blowing before and during the deposition. However, in this case, the tin coexisted along with tin oxide. The cyclic voltammetry test and then the chronoamperometric method was used to study the possibility of obtaining a pure tin oxide film. The cathodic and anodic crossover was found to occur at -410 mV vs. Ag/AgCl electrode. This potential was then used in the chronoamperometric method done at 65℃ which resulted in a pure tin oxide. Dipping the films in a methylammonium bromide/ethanol solution for 0.5 and 6 hours led to direct conversion to perovskite. The results of the diffuse reflection spectroscopy along with the Kubelka-Munk method showed that the synthesized methylammonium tin tribromide perovskite has a bandgap of 2.0 eV. The obtained results confirm that the proposed two-step method is a promising environmentally friendly method for synthesizing MASnBr3 perovskite with various applications.

عنوان گونه گون

Controlling the Electrochemical Deposition of Metal Oxide Precursor on Titanium Oxide Nanotubes for Solar Cells Application

موضوع مستند نشده

پروسکایت

موضوع مستند نشده

اکسید قلع

موضوع مستند نشده

لایه‌نشانی الکتروشیمیایی

موضوع مستند نشده

نانولوله‌های اکسید تیتانیم

اصطلاح موضوعی

پروسکایت؛ اکسید قلع؛ لایه‌نشانی الکتروشیمیایی؛ نانولوله‌های اکسید تیتانیم؛ دمش اکسیژن

اصطلاح موضوعی

Perovskite; Tin oxide; Electrochemical deposition; Titanium dioxide nanotubes; Oxygen blowing

مستند نام اشخاص تاييد نشده

کیانپور، کیمیا

عنصر شناسه اي

نصیرپوری

عنصر شناسه اي

گوزل‌زاده

ساير عناصر نام

، فرزاد

ساير عناصر نام

، ساحل

کد نقش

استاد راهنما

کد نقش

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

صنعتی سهند

کشور

ایران

سازمان

دانشگاه صنعتی سهند

شماره بازیابی

مواد، ۷۰۷۲۹، ۱۴۰۱

فرمت انتشار

p

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y