سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ.pdf
DESCRIPTION
سلول های خورشیدی حساس شده با رنگTRANSCRIPT
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 1/12
تعداد کل جلسات : 7 کاربردهاي فناوري نانو » انرژي هاي نو
(Li-Ion Battery) جلسه 1 : معرفی باتري هاي لیتیم-یون
جلسه 2 : کاربرد نانومواد در ارتقاي عملکرد الکترولیت هاي باتري هاي لیتیم یون
جلسه 3 : سلول هاي خورشیدي، مقدمه اي بر خواص اساسی نیمه رساناها (1)
جلسه 4 : سلول هاي خورشیدي، مقدمه اي بر خواص اساسی نیمه رساناها (2)
جلسه 5 : سلول هاي خورشیدي متداول
جلسه 6 : سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ
جلسه 7 : سلول هاي خورشیدي پلیمري
1 - نعیمه مشتعل آرانی (نویسنده اول) - دکتري تخصصی - شیمی - دانشگاه کاشان دانشکده شیمی
2 - امیر لندرانی اصفهانی* (نویسنده مسئول) - دکتري تخصصی - نانوشیمی - دانشگاه اصفهان دانشکده شیمی
جلسه 6 :
سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ
رنگ (Dye-sensitized Solar Cell, DSSC)، گونه اي از حساس شده با سلول خورشیدي
Thin Film) سلول خورشیدي ارزان قیمت متعلق به دسته ي سلول هاي خورشیدي الیه نازك
Solar Cells) است. اساس کار این سلول یک نیمه رساناست که از یک آند حساس به نور و یک
شدن سبب برانگیخته یک ماده ي رنگی توسط جذب نور می شود. الکترولیت تشکیل محلول
الکترون هاي آن می شود. مولکول هاي ماده ي رنگی بسیار کوچک هستند؛ بنابراین براي جذب
میزان قابل توجهی از نور خورشید از ماده اي دیگر به عنوان پایه براي نگه داشتن تعداد زیادي از
دي تیتانیوم معموًال شود. می استفاده بعدي سه ساختار یک در رنگی ي ماده هاي مولکول
اکسید به عنوان نیمه رسانا این نقش را ایفا می کند و الکترون هاي برانگیخته شده را از رنگ به
الکترود شمارشگر انتقال می دهد. در نهایت طی یک چرخه ي انتقال الکترون که الکترولیت در
ترتیب، نور خورشید رنگ برمی گردند. به این دارد، الکترون ها به مولکول هاي آن نقش مهمی
معرفی انواع ابتدا به این مقاله، شود. در تبدیل می به الکتریسیته سلول خورشیدي توسط این
سلول هاي خورشیدي می پردازیم و سپس سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ، ساختار و
عملکرد آن ها مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 2/12
1- معرفی سلول هاي خورشیدي و نسل هاي مختلف آن:
امروزه، تأمین انرژي مورد نیاز بشر توسط منابع گوناگونی انجام می شود که بخش عمده اي از آن
را سوخت هاي فسیلی مانند نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی تشکیل می دهد. بنابراین، گسترش
منابع انرژي متنوع و تجدیدپذیر براي کاهش نشر کربن دي اکسید، متان و دیگر مواد مضر امري
زیست اثرات مخرب عاري از و رایگان، پاك تأمین انرژي منابع یکی از ضروري است. خورشید
محیطی است که از دیرباز به روش هاي گوناگون مورد استفاده ي بشر قرار گرفته است. در سال
هاي اخیر، استفاده از این منبع انرژي باعث به وجود آمدن کوره ها و سلول هاي خورشیدي مبدل
اثر ي وسیله به را خورشید انرژي که است اي وسیله خورشیدي، سلول است. شده انرژي
ولتاژ منبع به اتصال بدون و الکتریسیته) به خورشیدي انرژي مستقیم (تبدیل فوتوولتائیک
خارجی به برق تبدیل می کند [1].
پدیده ي فوتوولتائیک فقط با برخی از طول موج ها ایجاد می شود. این به آن دلیل است که بسته
باشند. داشته ماده هاي الکترون برانگیختن براي انرژي حداقل یک باید ها) (فوتون نور هاي
را نداشته یا نیمه رسانا مولکول براي برانگیختن الکترون در ها که انرژي کافی بخشی از فوتون
باشند، توسط ماده فوتوولتاییک جذب نمی شوند. از سوي دیگر، اگر انرژي فوتون بیشتر از میزان
می باعث پدیده دو این رود. می هدر اضافی انرژي باشد، الکترون برانگیختن براي الزم انرژي
شود که 70% از انرژي خورشید بدون مصرف باقی بماند [2].
از جمله کاربردهاي سلول هاي خوشیدي می توان به موارد زیر اشاره نمود [3]:
> تأمین نیروي حرکتی ماهواره ها و سفینه هاي فضایی
حساب و (مانند ماشین ولتاژهاي کمی دارند نیاز به دستگاه هایی که الزم براي > تأمین انرژي
ساعت)
> تهیه ي برق شهر توسط نیروگاه هاي فوتوولتائیک
> تأمین نیروي الزم براي حرکت خودروها و قایق هاي کوچک
شکل 1- تصاویري از کاربرد سلول هاي خورشیدي [4]
مواد گوناگونی تاکنون در ساخت سلول هاي خورشیدي استفاده شده اند که بازده و هزینه-هاي
ساخت متفاوتی دارند. در واقع این سلول ها باید طوري طراحی شوند که بتوانند طول موج هاي
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 3/12
نور خورشید را که به سطح زمین می رسد با بازده باال به انرژي مفید تبدیل کنند. موادي که براي
ساخت سلول هاي خورشیدي استفاده می شوند در چهار نسل قرار می گیرند که همراه با مزایا و
معایب در جدول 1 نشان داده شده است [5،6]
جدول 1- معرفی، مزایا و معایب نسل هاي گوناگون سلول هاي خورشیدي
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 4/12
اند، در از 86%) ساخته شده تجاري از سیلیکون (بیش سلول هاي خورشیدي امروزه، بیشترین
تولید قیمت باالي دلیل به ممکن است فوتوولتائیک در دستگاه سیلیکون از که استفاده حالی
محدود شود. به طور کلی، از ویژگی هاي سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ در مقایسه
و شکل، انعطاف- ي پایین تولید، تنوع رنگ خورشیدي معدنی می توان به هزینه با سلول هاي
پذیري و سبک وزنی اشاره کرد (شکل 2). این در حالی است که سلول هاي خورشیدي حساس
الزم دهند که می تري نشان پایین بازده خورشیدي معدنی هاي به سلول نسبت با رنگ شده
دسته رنگ از شده با خورشیدي حساس شود[1]. سلول داده بهبود قابل توجهی طور به است
سلول هاي الیه نازك به شمار می آید و تنها نمونه اي از فناوري نسل سوم سلول هاي خورشیدي
است که تاکنون به مرحله ي تجاري سازي رسیده است.
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 5/12
شکل 2- ویژگی هاي سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ
2- تاریخچه و معرفی سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ:
کار گردد. عکاسی برمی اختراع زمان یعنی قرن نوزدهم به رنگ با حساس سازي تاریخچه ي
مهم مطالعه ي اولین عنوان به توان می سال 1873 را از برلین بعد در (H. W. Vogel) ووگل
حساس سازي مواد نیمه رسانا با رنگ بررسی کرد که در آن امولسیون هاي نقره هالید براي تولید
اثر از استفاده حال، هر به شدند. سنتز ها رنگ توسط سفید و سیاه عکاسی هاي فیلم
غیر پیشرفت که یک زمانی تا ماند ناموفق باقی نسبتًا رنگ، با حساس سازي در فوتوولتائیک
مایکل توسط سوییس لوزان در فدرال دانشگاه صنعتی ي 1990 در دهه اوایل در انتظار قابل
پروفسور گرتزل (Greatzel) و همکارانش با ترکیب موفق اورگان به دست آمد. گرتزل و برایان
الکترودهاي نانو ساختار و رنگ هاي تزریق کننده ي بار (Charge Injecting Dye)، یک سلول
خورشیدي با بازده تبدیل انرژي بیش از 7% را تهیه کردند. این سلول خورشیدي به عنوان "سلول
"سلول گرتزل" نامگذاري شد. با توجه به هزینه خورشیدي نانو ساختار حساس شده با رنگ" یا
خورشیدي سلول هاي طوالنی مدت پایداري خوب و بازده پیچیدگی ساختاري، پایین، عدم ي
پیشرفت اخیر ي دهه دو طول در سرعت فناوري به این در ها پژوهش رنگ، با شده حساس
کرده است [7].
3- ساختار سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ:
اجزاي تشکیل دهنده ي سلول خورشیدي حساس شده با رنگ شامل بخش هاي مهمی همچون
Titanium) اکسید دي تیتانیوم ذرات نانو شفاف، رساناي اکسید با شده پوشیده ي شیشه
شمارشگر الکترود کاهش، اکسایش- الکترولیت نور، به حساس هاي رنگ ،(dioxide, TiO2
(کاتد) و مواد ضد نشت (شکل 3) می باشد که در زیر به طور خالصه و مفید به نقش آن ها اشاره
شده است.
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 6/12
شکل 3- اجزا و عملکرد کلی سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ
1-3- شیشه ي پوشیده شده با اکسید رساناي شفاف:
(Transparent Conducting Oxide, TCO) اکسید رساناي شفاف شیشه¬ي پوشیده شده با
به عنوان بستر براي فوتوالکترود تیتانیوم دي اکسید استفاده می شود. براي عملکرد باالي سلول
مقاومت عالوه، به باشد. داشته باال شفافیت و پایین اي مقاومت صفحه باید بستر خورشیدي،
صفحه اي در دماي باالي 500 درجه باید مستقل از دما باشد؛ زیرا رسوب کردن الکترود تیتانیوم
Indium-Tin) اکسید قلع ایندیوم- شود. می انجام 500-450 درجه دماي در اکسید دي
Oxide, ITO) یکی از مشهورترین اکسیدهاي رساناي شفاف است که داراي مقاومت پایینی در
یابد. می افزایش هوا مجاورت در باال دماي در آن مقاومت وجود این با باشد. می اتاق دماي
Fluorine-doped SnO2, F:SnO2,) با فلوئور (Dopped) معموًال، قلع دي اکسید آالییده شده
رنگ کاربرد شده با خورشیدي حساس در سلول هاي رساناي شفاف عنوان بستر SnO2:F) به
دارد.
2-3- فوتو الکترود تیتانیوم دي اکسید:
فوتو الکترودهایی که از موادي مانند سیلیکون، گالیم آرسنید، ایندیوم فسفید و کادمیم سولفید
اثر خوردگی نوري تجزیه می شوند. در مقایسه، ساخته می شوند، تحت تابش نور در محلول بر
اکسیدهاي نیمه رسانا به ویژه تیتانیوم دي اکسید، تحت تابش مرئی در محلول پایداري شیمیایی
دي نازك تیتانیوم الکترود الیه هستند. فوتو و ارزان غیر سمی این مواد به عالوه خوبی دارند.
اکسید طی یک فرایند بسیار ساده تهیه می شود. در این فرایند به منظور افزایش بازده سلول، از
نانو ذرات تیتانیوم دي اکسید استفاده می شود. مساحت سطح به حجم بسیار باال براي نانو ذرات،
ذرات نانو کلوییدي محلول سازد. می فراهم روي سطح را رنگ از بیشتري مقدار جذب امکان
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 7/12
در دماي نشانی شده و سپس اکسید رساناي شفاف الیه اکسید (خمیر) روي بستر تیتانیوم دي
تک اکسید دي ترتیب، تیتانیوم این به که شود می رسوب داده سانتیگراد 500-450 درجه ي
الیه اي با ضخامت 10 میکرومتر به دست می آید. تخلخل این الیه نیز نکته ي مهمی است. این به
آن دلیل است که الکترولیت باید به راحتی داخل این الیه نفوذ کرده و بتواند سرعت انتشار یون
منظور به کند. کنترل را الیه داخل به در الکترولیت) موجود هاي (یون یدید تري یدید/ هاي
ایجاد تخلخل مطلوب، ترکیب هاي پلیمري مانند پلی اتیلن گلیکول و اتیل سلولز به داخل محلول
کلوییدي تیتانیوم دي اکسید در فرآیند رسوب گیري افزوده می شود [8].
3-3- رنگ هاي حساس به نور:
هاي کمپلکس رنگ، با شده حساس خورشیدي هاي سلول روي ها بررسی بیشتر در معموًال
روتنیوم پلی پیریدین (Ruthenium Polypyridine) به عنوان رنگ حساس به نور انتخاب می-
و اکسایش- کاهش نوري شناخت گسترده ي ویژگی هاي فیزیک نوري شوند. دلیل این انتخاب
بودن تغییر سطح مزدوج شدگی (Conjugation) لیگاندهاي این کمپلکس ها و هم چنین آسان
و طیفی خواص بهبود منظور به لیگاند اطراف در مناسب هاي گروه معرفی و پیریدین پلی
و بی پیریدین کربوکسی پایه ي بر هاي روتنیوم کمپلکس می باشد. ها کاهشی آن اکسایش-
کربوکسی ترپیریدین مانند N3 یا رنگدانه ي قرمز (سیس ـ دي ایزو تیوسیاناتوـ بیس(2،′2ـ بی-
پیریدیل ـ4،′4ـ دي کربوکسیلیک اسید) روتنیوم (ІІ))، و N719 (سیس ـ دي ایزوتیوسیاناتوـ
آمونیوم))، بیس(تترابوتیل (ІІ) روتنیوم کربوکسیالتو) دي ـ4،′4ـ پیریدیل بی بیس(2،′2ـ
تري ـ4،′4،″4ـ ترپیریدیل ایزوتیوسیاناتوـ(2،′2:′6،″6ـ (تري سیاه ي رنگدانه N749 یا
دي ـ Z907 (سیس و آمونیوم)) تریس(تترابوتیل (ІІ) روتنیوم کربوکسیالتو)
ایزوتیوسیاناتوـ(2،′2ـ بی پیریدیل ـ4،′4ـ دي کربوکسیلیک اسید)ـ(2،′2ـ بی پیریدیل ـ4،′4ـ
روتنیوم (ІІ))، مؤثرترین حساس کننده هاي تیتانیوم دي اکسید هستند که به دلیل دي نونیل)
خورشیدي هاي سلول در شاهد هاي رنگ عنوان به جهان سراسر در باال انرژي تبدیل بازده
انرژي را باالي تبدیل و بازده شکل 4 ساختار مولکولی رنگ استفاده می شوند. حساس شده با
براي هر رنگ نشان می دهد [9].
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 8/12
شکل 4- ساختارهاي مولکولی و بازده تبدیل انرژي مهم ترین رنگ هاي حساس به نور [9]
مرئی از 400 تا 800 از منطقه ي گسترده اي توانند دامنه ي Z907 می هاي N719، N3 و رنگ
900 نانومتر تا نزدیک مادون قرمز ناحیه ي N749 در رنگ حالی که در کنند؛ را جذب نانومتر
به انتقال بار از قرمز نزدیک و مرئی در این رنگ ها، [10و8]. جذب در نواحی مادون جذب دارد
Highest) شده اشغال مولکولی اوربیتال باالترین کند. می کمک کمپلکس در لیگاند به فلز
نشده اشغال مولکولی اوربیتال ترین پایین و (Occupied Molecular Orbital, HOMO
d فلز اوربیتال هاي عمده از به طور ،(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, LUMO)
کاهش LUMO را سطح ایزوتیوسیانات لیگاند شود. می *π لیگاند مشتق اوربیتال و روتنیوم
داده و منجر به یک جابجایی قرمز (Red Shift) در خواص جذبی کمپلکس و هم چنین پذیرش
روتنیوم، کمپلکس هاي در می شود. الکترولیت موجود در یدید یون هاي از تر الکترون آسان
گروه هاي کربوکسیل براي اتصال محکم تر به سطح تیتانیوم دي اکسید وجود دارند. این اتصال
محکم باعث برهم کنش الکترونی بزرگ بین لیگاند و نوار رسانایی تیتانیوم دي اکسید شده و به
کمپلکس کند. می کمک اکسید دي تیتانیوم به روتنیوم کمپلکس از الکترون مؤثرتر تزریق
یا کربوکسیالت دندانه اي دو کوئوردیناسیون از طریق اکسید دي سطح تیتانیوم روي روتنیوم
پیوند استري الیه نشانی می شود [8].
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 9/12
پریلن و مشتق- پورفیرین، فتالوسیانین، دیگري مانند هاي شده، رنگ هاي ذکر بر رنگ عالوه
هاي آن ها (شکل 5) نیز در ساختار سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ استفاده می شود
که بازده آن ها در مقایسه با رنگ هاي پلی پیریدینی پایین تر است [1].
شکل 5- تعدادي از رنگ هاي استفاده شده در ساختار سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ [1]
4-3- الکترولیت اکسایش- کاهش:
هاي یون شامل رنگ با شده حساس خورشیدي هاي سلول در شده استفاده الکترولیت
الکترود فوتو بین را ها الکترون که باشد می (I-/I3-) یدید تري یدید/ کاهش اکسایش-
یدید (لیتیم هایی از نمک هاي جابجا می کند. مخلوط اکسید و الکترود شمارشگر تیتانیوم دي
با یدید هاي ایمیدازولیوم و مشتق آمونیوم یدید آلکیل تترا یدید، یدید، پتاسیم سدیم یدید،
استو (مانند پروتونی حالل غیر یک در 0.1موالر) 0.05 تا (غلظت ید و 0.5 موالر) 0.1 تا غلظت
حل می هایی از آنها) کربنات یا مخلوط نیتریل، پروپیلن نیتریل، متوکسی استو نیتریل، پروپیو
مانند لیتیم، هاي مخالف یدید رنگ به کاتیون شده با سلول خورشیدي حساس شوند. عملکرد
سدیم، پتاسیم و تترا آلکیل آمونیوم وابسته است؛ به این دلیل که قابلیت رسانایی یون مخالف در
سطح به جابجایی منجر دي اکسید، تیتانیوم روي سطح جذب سطحی فرایند یا در الکترولیت
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 10/12
روي مستقیم طور به ها حالل گرانروي شود. می اکسید دي تیتانیوم الکترود رسانایی نوار
براي بهبود عملکرد سلول و در نتیجه عملکرد سلول اثر می گذارد. رسانایی یون در الکترولیت
بوتیل پیریدین هاي بازي مانند ترشیري کم استفاده کرد. ترکیب حالل هایی با گرانروي باید از
و برم برمید/ دهد. بهبود را سلول عملکرد تا شود می اضافه الکترولیت محلول به نیز
هیدروکینون نیز به عنوان الکترولیت اکسایش- کاهش براي سلول هاي خورشیدي حساس شده
با رنگ استفاده شده اند، اما الکترولیت اکسایش- کاهش ید عملکرد بهتري ارائه می دهد.
5-3- الکترود شمارشگر (کاتد):
هاي کاهش یون کنند. براي پیدا می یدید کاهش شمارشگر به در الکترود تري یدید یون هاي
پوشش باشد. پالتین داشته باالیی فعالیت الکتروکاتالیزوري باید شمارشگر یدید، الکترود تري
داده شده روي سطح اکسید رساناي شفاف (ضخامت 10-5 میکروگرم بر سانتی متر مربع یا تقریبًا
200 نانومتر) یا کربن معموًال به عنوان الکترود شمارشگر در این سلول ها استفاده می شود.
6-3- مواد ضد نشت:
یک ماده ي ضد نشت براي جلوگیري از نشت الکترولیت و تبخیر حالل مورد نیاز است. پایداري
شیمیایی و فوتوشیمیایی ماده ي ضد نشت در مقایسه با جزء الکترولیت و حالل باید مورد توجه
قرار گیرد. سورلین (کوپلیمر اتیلن و متاکریلیک اسید) سازگاري خوبی با این شرایط دارد [8].
4- عملکرد سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ:
به طور کلی با نگاه اجمالی در ساختار سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ، باید این سلول
طرف دو در کاتد یک و آند یک آن در که دانست تجاري قلیایی باتري یک با مشابه را ها
الکترولیت مایع قرار می گیرند. به این ترتیب که نور خورشید از طریق الکترود شفاف وارد الیه
ي رنگ شده و الکترون هاي آن را برانگیخته می کند. سپس این الکترون ها به نانو ذرات تیتانیوم
جذب با شد. خواهد منتقل 5.3 الکترون ولت، حدود ممنوعه نوار با رسانا نیمه اکسید دي
این جریان وارد سپس جریان ایجاد می شود. نوار ممنوعه، میدان الکتریکی و الکترون ها در این
مدار شده و به کاتد انتقال می یابد. کاتد هم چنین نقش یک کاتالیزور را دارد و الکترون ها را وارد
الکترولیت، در شیمیایی واکنش طریق از تا می کند یدید) تري (یدید/ الکترولیت محلول
الکترون ها دوباره وارد مولکول رنگ شوند. در سلول خورشیدي حساس شده با رنگ دو فرآیندي
انجام می شد تفکیک شده اند. در سلول که در سلول هاي قدیمی سیلیکونی توسط سیلیکون
الکتریکی هم میدان و می رود کار به فوتو الکترون منبع به عنوان هم قدیمی، سیلیکون هاي
خورشیدي سلول در که حالی در کند؛ می تولید را جریان ایجاد و بارها جداسازي براي الزم
حساس شده با رنگ، نیمه رسانا تنها براي انتقال بار به کار می رود و فوتو الکترون ها توسط یک
ماده ي رنگی حساس به نور فراهم می شوند [11].
به مرحله بررسی جهت رنگ، با شده حساس خورشیدي سلول یک در تر دقیق نگاه در اما
مرحله، فوتون هاي نور خورشید طی مراحل زیر به جریان الکتریکی تبدیل می شوند (شکل 6):
می کند شده را جذب شار فوتون گسیل سطح تیتانیوم دي اکسید، نشانده شده روي 1- رنگ
(معادله ي 1).
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 11/12
2- به دلیل انتقال بار از فلز مرکزي به لیگاند، رنگ از حالت پایه (S) به حالت برانگیخته (*S) می
و شده تزریق دي اکسید تیتانیوم الکترود رسانایی نوار شده به برانگیخته هاي الکترون رسد.
منجر به اکسایش رنگ می شوند (معادله ي 2).
دي تیتانیوم ذرات نانو بین اکسید دي تیتانیوم رسانایی نوار در شده تزریق هاي الکترون -3
اکسید انتشار یافته و میدان الکتریکی و سپس جریان را ایجاد می کنند. جریان به اکسید رساناي
تا از طریق سیم کشی خارجی به الکترود شمارشگر و سپس محلول شفاف انتقال داده می شود
الکترولیت برسد.
شمارشگر گرفته و به در محلول الکترولیت، الکترون ها را از الکترود 4- یون تري یدید موجود
یون یدید کاهش پیدا می کند (معادلهی 3).
پذیرش یدید از یون را ها الکترولیت، الکترون محلول با در تماس (S+) شده رنگ اکسید -5
کرده و به حالت پایه (S) برمی گردد (معادله ي 5). یون یدید نیز پس از انتقال الکترون به حالت
اکسید شده ي خود یعنی یون تري یدید تبدیل می شود (معادله ي 4) [8]
شکل 6- نحوه ي عملکرد دقیق یک سلول خورشیدي حساس شده با رنگ [12و8]
نتیجه گیري:
مناسب جایگزینی عنوان تواند به می تجدیدپذیر و پاك منبع عنوان یک به خورشیدي انرژي
براي سوخت هاي فسیلی معرفی شود. در این راستا، تعدادي از دانشمندان پژوهش هاي خود را
چهار در خورشیدي هاي سلول اند. داده خورشیدي اختصاص هاي سلول بررسی و ساخت به
نسل دسته بندي می شوند که سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ، بخشی از نسل سوم
را تشکیل می دهند. هر چند بازده تبدیل انرژي در این سلول ها نسبت به سلول هاي خورشیدي
این نسل از سلول ها شده، پایین بودن نسبت معدنی پایین تر است، اما آن چه باعث توسعه ي
کرده است. گیري مقرون به صرفه به طور چشم تولید انرژي را عملکرد آن هاست که قیمت بر
سلول هاي خورشیدي حساس شده با رنگ در آغاز چرخه ي توسعه هستند و به تازگی مطالعه
ها بازده آن براي افزایش کارهاي امیدبخش ي راه ارائه ها و نوع سلول روي این گسترده تر ي
8/12/2014 سلول ھای خورشیدی حساس شده با رنگ
http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=67&action2=print 12/12
منابـــــع :
1. Imahori, H., Umeyama, T., Ito, S. “Large π-Aromatic Molecules as Potential Sensitizers for
Highly Efficient Dye-Sensitized Solar Cells”, Accounts of Chemical Research, Vol. 42, pp.
1809-1818, (2009).
http://dc344.4shared.com/doc/ULh-YoeP/preview.html.2 (ماهنامه¬ي بولتن بین-الملل، شماره
102، چاپ شهریور 1386)
3. http://comamiri2ab.persianblog.ir/post/4/
4. http://www.nnin.org/doc/iwsg2008/iwsg2008_organic_solar_cells_ski.pdf (Iyer, S.S.K.
“An Introduction to Organic Solar Cells”, International Winter School for Graduate Students
2008, (2008).
5. Gourdin, G., “Solar Cell Technology. Current State of the Art”, (2007).
6. https://engineering.purdue.edu/~yep/Lectures/solarcell_technology.ppt (Cho, W. S.,
Wang, X., Moore, J. E., Adam, T. “Solar Cell Technology”).
7. Halme, J. “Dye-sensitized Nanostructured and Organic Photovoltaic Cells: Technical
Review and Preliminary Tests”, Master’s Thesis at Helsinki University of Technology, (2002).
8. Hara, K., Arakawa, H., Luque, A., Hegedus, S. “Handbook of Photovoltaic Science and
Engineering (Chapter 15: Dye-sensitized Solar Cells)”, (2003).
9. Kalyanasundaram, K., Grätzel, M. “Efficient Dye-Sensitized Solar Cells for Direct
Conversion of Sunlight to Electricity”, Material Matters, Vol. 4, No. 4, pp. 88-91, (2009).
10. http://www.solaronix.com/catalog/solaronix_catalog.pdf
11. Nelson, J. “The Physics of Solar Cells (Properties of Semiconductor Materials)”, Imperial
College Press, (2003).
12. Longo, C., De Paoli, M.A. “Dye-Sensitized Solar Cells: A Successful Combination of
Materials”, Journal of the Brazilian Chemical Society, Vol. 14, pp. 889-901, (2003).
آغاز شده است.