عنوان

مشخصه یابی سلول های خورشیدی رنگینه حساس با فوتوآندهای نانو ساختار اصلاح شده توسط پلاسمای تخلیه الکتریکی

شماره

پ۲۴۲۵۰

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

مشخصه یابی سلول های خورشیدی رنگینه حساس با فوتوآندهای نانو ساختار اصلاح شده توسط پلاسمای تخلیه الکتریکی

نام نخستين پديدآور

علی امینی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

دانشکده فیزیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۳۹۹

نام خاص و کميت اثر

۱۱۶ص

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

فوتونیک و فناوری پلاسما

زمان اعطا مدرک

۱۳۹۹/۱۱/۲۰

متن يادداشت

در این پژوهش اثر میدان الکتریکی غلاف پلاسمای تخلیه الکتریکی گازهای آرگون و نیتروژن بر ساختار بلورین و ویژگی های اپتوالکتریکی لایه نازک از نیم رساناهای اکسید روی، اکسید روی آلائیده با آلومینیم و دی اکسید تیتانیم بمنظور بهبود اتصال الکترونی فلز-رنگینه N719 و تاثیر آن بر عملکرد سلول های خورشیدی رنگینه حساس مطالعه شد. لایه نشانی نیم رساناهای مذکور با روش سل-ژل انجام و تحت مواجهه با پلاسمای آرگون و نیتروژن قرار گرفت. تغییرات مورفولوژیکی در سطح لایه های نازک با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. آثار پلاسما بر ساختار بلورین سطح نیم رساناها نیز با طیف سنجی XRD مورد مطالعه قرار گرفت. تغییراتی در پارامترهای مرتبط با ساختار بلورین مشاهده شد مانند اندازه متوسط کریستالیت ها، دانسیته جابجایی و کرنش شبکه. با توجه به اینکه میدان الکتریکی در غلاف پلاسمای آرگون نسبت به پلاسمای نیتروژن قوی تر است لذا تغییرات اشاره شده در پلاسمای آرگون شدیدتر بود. مشخصه های اپتوالکتریکی مانند جذب نور (و یا عبور) تابع طول موج، ضرایب شکست و خاموشی، ثابت های دی الکتریک اعم از قسمت حقیقی یا موهومی، ضرایب جذب، گاف انرژی اپتیکی و انرژی های اورباخ همچنین پارامترهای پاشندگی، پذیرفتاری غیرخطی اپتیکی مرتبه سوم و توابع اتلاف انرژی در انتقال بار برای لایه های نازک نیم رساناهای تحت مطالعه با طیف نور سنجی مورد بررسی واقع شد. تغییرات محاسبه شده برای ویژگی های اپتوالکتریکی منطبق با تغییرات ساختاری بود. بررسی پارامترهای پاشندگی و پذیرفتاری غیرخطی مرتبه سوم نشان داد که میدان الکتریکی در غلاف پلاسمایی بر تغییرات خواص شیمیایی سطح لایه های نازک نیم رساناها موثر است.بمنظور تهیه فوتوآندهای مورد نیاز برای ساخت سلول های خورشیدی رنگینه حساس، لایه های نازک نیم رساناهای مورد پژوهش توسط رنگینه N719 و به روش غوطه وری با فرصت کافی برای جذب سطحی رنگینه و ایجاد توده رنگینه بر روی سطح، حساس سازی شدند. بر اساس نتایج حاصل از اندازه گیری چگالی جریان اتصال کوتاه اتصال الکترونی اوربیتال های اتمی-مولکولی بطور قابل ملاحظه ای برای پیوندهای فلز-رنگینه ی ZnO/Ar-N719 و کمتر برای ZnO/N2-N719 رشد کرده است. این بهبود در اتصال الکترونی به میزان کمتری برای TiO2/Ar - N719 و TiO2/N2-N719 نیز اتفاق افتاده است. محاسبات رنگینه جذب شده با استفاده از طیف UV-VIS نشان داد که کاهش توده ای شدن رنگینه با افزایش اتصال الکترونی برای دو گروه از فوتوآندهای اشاره شده نسبت معکوس دارند. همچنین مشاهده شد که پلاسما اثر کاملاً متضادی بر سلول خورشیدی با فوتوآند اکسید روی آلائیده با آلومینیم نسبت به دو گروه از سلول های فوق الذکر دارد

متن يادداشت

In this study, the electric field effect of Ar and N2 plasma sheath on the crystalline structure and the optoelectrical properties of ZnO, AZO, and TiO2 thin films were investigated to improve the electronic coupling of metal-N719 dye in dye-sensitized solar cells. The thin films were prepared via the sol-gel method and then treated in Ar and N2 glow discharge plasma. The plasma effect on the crystalline structure was estimated by the XRD spectrums and the scanning electron microscope images. Changes in the parameters related to the crystalline structure such as average crystallite size, displacement density, and lattice strain were observed. The electric field in the Ar plasma sheath is stronger than the N2 plasma, so the crystalline changes in the ZnO/Ar, AZO/Ar, and TiO2/Ar were larger compared to the ZnO/N2, AZO/N2, and TiO2/N2, respectively. Optoelectrical characteristic such as the light absorption (and/or transmission), refractive index, extinction coefficient, dielectric constants (real and imaginary), absorption coefficient, optical band gap, Urbach energy, dispersion parameters, third-order nonlinear optical susceptibility, and energy loss functions in charge transmittance was studied via the UV-VIS spectra. The Changes evaluated for optoelectrical properties were identical to the changes in the crystalline structure. Scrutiny in the dispersion parameters and the third-order nonlinear optical susceptibility showed the changes in the chemical properties of the surface for thin films.The thin films were sensitized by the N719 dye via the immersing method with enough opportunity to adsorb and aggregate the dye. According to the measurements of the short circuit photocurrent density, electronic coupling was significantly grown for ZnO/Ar-N719 bond then the ZnO/N2-N719 and slightly increased for TiO2/Ar - N719 then the TiO2/N2-N719. Calculations of the dye adsorbed using the UV-VIS spectra showed the decrease of the dye aggregation on the surface of the photoanodes is inverse with the growth of the metal-dye electronic coupling for the mentioned thin films. Also, we observed the opposite plasma effect on the dye-sensitized solar cells manufactured by the AZO thin films compared to the ZnO and TiO2.

عنوان گونه گون

Characterization of DSSCs with Improved Nanostructure Photoanodes by Electrical Discharged Plasma

عنصر شناسه اي

‏ امینی،

ساير عناصر نام

‏ علی

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

ذاکر حمیدی،

عنصر شناسه اي

خرم

عنصر شناسه اي

احمدی

ساير عناصر نام

‏ محمدصادق

ساير عناصر نام

‏سیروس

ساير عناصر نام

‏ سهراب

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور