ساخت ومشخصه يابي نانو ميله هاي اكسيد تيتانيم برروي فويل تيتانيم به روشي ساده جهت استفاده به عنوان فتو آند در سلولهاي خورشيدي حساس شده با رنگدانه هاي آلي

Using simply synthesized TiO2 nanorods (TN) on Ti foils as a working electrode for Dye sensitized solar cells

در اين پژوهش روشي ساده جهت ساخت نانوميله هاي اكسيد تيتانيم به منظور استفاده در سلولهاي خورشيدي رنگدانه اي ارائه شده است. نانوميله هاي اكسيد تيتانيم با قطر 50 نانومتر و طول 2/5 ميكرون، با اكسيد كردن فويل تيتانيم در آب اكسيژنه ساخته شدند. تحت شرايط استاندارد، بازدهي سلولهاي ساخته شده با نانوميله ها به 0/56 درصد رسيد. به منظور افزايش سطح موثر نانوميله ها و جذب رنگدانه بيشتر، نانوذرات اكسيد تيتانيم و اكسيد روي بر روي نانوميله ها پوشش داده شد. بررسي منحني جريان-ولتاژ نشان داد كه با پوشش نانوذرات اكسيد تيتانيم بازدهي سلولها بيشتر از 48 درصد افزايش داشته است در حالي كه پوشش نانوذرات اكسيد روي، علي رغم افزايش سطح موثر منجر به كاهش بازدهي شده است. نتايج بررسي دقيق با اسپكتروسكوپي آمپدانس الكتروشيميايي و شبيه سازي نتايج حاصله با مدلهاي تئوري نشان داد كه پوشش نانوذرات اكسيد روي نقش مهمي در كاهش چگالي الكتروني در فتوآند و كاهش بازدهي سلولها دارد.

In the present study we synthesized nanorods by a simple method on Ti substrates as a photoanode in dyesensitized solar cells (DSSCs). TiO2 nanorods with about 2.5 micron length and 50 nm diameter were grown on the titanium foils by direct immersing the titanium foil in hydrogen peroxide (H2O2) at 80oC after 3 days. Under standard AM 1.5 illumination (100 mW/Cm2) the maximum photocurrent efficiency was achieved to 0.56 %. Dye uptake experiment showed that the low efficiency is mainly caused by low dye loading on short length synthesized nanorods and missed surface area by the large cracks in structure. For increasing the dye loading, the surface area of nanorods was increased by deposition of TiO2 nanoparticles on nanorods by soaking them in peroxotitanium complex solution. . Electrodeposition of ZnO nanoparticles on titania nanorods not only increased the surface area, but also removed the cracks completely. Current-Voltage characterization showed that the efficiency of solar cells made of nanorods was increased more than 48 % by deposition of Titania nanoparticles on them. In spite of considerable increase of dye loading on TiO2 /ZnO photoanode, the efficiency was decreased intensely. Precise investigation by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) showed that electronic mismatching at the interface of ZnO and TiO2 plays an important role in decreasing the efficiency of these cells.