بررسي ويژگي نوري-الكتريكي و تعيين بازده تبديل فتوالكتروشيميايي سلول خورشيدي دووجهي رنگ‌دانه‌اي به‌كمك فيلم نانوساختار پليآنيلين/تيتانيم اكسيد

Study of Optical-electrical Properties and Determination of Photoelec-trochemical Conversion Efficiency in Bifacial Dye-Sensitized Solar Cell Using Polyaniline/TiO2 Nanostructured Film

در اين پژوهش، ويژگي نوري- الكتريكي و بازده تبديل فتوالكتروشيميايي سلول خورشيدي دو وجهي حساس به رنگ‌دانه N719 متشكل از فيلم پلي‌آنيلين (PANI) و فيلم نانوساختار تيتانيم اكسيد (TiO2) موردبررسي قرارگرفته است. الكترود متقابل برپايه PANI طي فرايند بسپارش آنيلين با كاتاليست اسيدي تهيه شد. درحالي‌كه فيلم TiO2، به‌عنوان فتوآند، در دماي پايين به‌كمك روش شيميايي سل-ژل و فرايند لايه‌نشاني غوطه‌وري ساخته شد. بالا بودن مقدار عبوردهي نوري سلول ساخته ‌شده، سبب شد تا بر اثر تابش نور از دو وجه، چگالي بالاتري از مولكول‌هاي رنگ، طي فرايند فتوشيميايي برانگيخته شوند. افزايش بازدهي تبديل سلول در حضور رنگ‌دانه مولكولي بر پايه روتنيم، با نام تجاري N719، تا مقدار 22/8% در مقايسه با سلول مشابه ساخته‌شده با الكترود پلاتين (با بازدهي 75/7 %) مناسب‌تر است. هزينه پايين ساخت و بالا بودن عبوردهي نوري تا 71 % در ناحيه نور مرئي، امكان استفاده از الكترودهاي PANI و TiO2 با ريختي ويژه را براي ساخت سلول‌هاي خورشيدي دووجهي، در مقياس صنعتي، فراهم مي‌سازد.

Abstract: In this study, the optical-electrical properties and photoelectrochemical conversion efficiency of a bifacial sensitized solar cell containing of Polyaniline (PANI) deposited on TiO2 nanostructured film have been investigated. The PANI-based counter electrode was prepared by polymerization of aniline with an acid catalyst, while TiO2 film, as a photo-anode, was prepared at low temperature by the sol-gel chemical route and dip-coating process. The transparency of the prepared cell makes it possible to excite a higher density of color molecules through photochemical processes due to light exposure from both sides. Also due to the high light scattering by TiO2-coral-like nanostructures and the high surface area of PANI nanofibers, it is expected that more electron transfer occurs between layers. These factors led to an increase in the conversion efficiency of the prepared cell in the presence of ruthenium-based molecules based on the N719 dye up to 22.8%, which is more appropriate than that of a similar cell made with platinum electrodes (with a yield of 7.75%). The low cost of manufacturing and the high optical transmission of up to 71% in the visible light region allow the use of PANI and TiO2 electrodes with special morphology to produce bifacial solar cells in an industrial scale.