تولید رنگ خورشیدی از ذرات TiO_۲ از نقطه های کوانتومی پشتیبانی شده برای فوتوآندها در سلول های خورشیدی حساس به نقطه کوانتومی

Solar Paint from TiO2 Particles Supported Quantum Dots for Photoanodes in Quantum Dot−Sensitized Solar Cells

چکیده

تهیه فوتوآندهای حساس به نقطه کوانتومی (QD)، به ویژه رسوب دهی نقاط کوانتومی QD روی شبکه TiO_۲، معمولاً یک مرحله زمانبر و تعیین کننده عملکرد در ساخت سلول های خورشیدی حساس به نقطه کوانتومی (QDSC) است. در اینجا، یک روش قابل تبدیل برای ساکن نگه داشتن QD در شبکه TiO_۲ به سادگی با مخلوط کردن QD های محلول در روغن از پیش آماده شده با سوسپانسیون ذرات TiO2P25 برای مدت زمانی کمتر از نیم دقیقه ایجاد شد. تهیه و تولید رنگ خورشیدی با افزودن کامپوزیت TiO_۲/ QD در محلول چسباننده تحت فراصوت دهی انجام شد. سپس فوتوآندهای حساس به QD به راحتی با رنگ کردن رنگ خورشیدی روی یک لایه اکسید قلع دوپ (اضافه شده) شده با فلورین و به دنبال آن آنیل دما پایین در هوای محیط بدست آمدند.

ساختار ساندویچی (فشرده) QDSC های کامل با استفاده از Cu_۲S / برنج به عنوان الکترود شمارنده (شاهد) و زوج ردوکس (اکسنده-کاهنده) پلی سولفید به عنوان الکترولیت در کنار هم قرار گرفتند. عملکرد فوتوولتاییک حاصل از سلول های خورشیدی حساس به نقاط کوانتومی (QDSC )Zn − Cu − In − Se (ZCISe) (روی – مس –ایندیوم – سلنیوم) پس از بهینه سازی اولیه نسبت QD / TiO_۲ و همچنین ضخامت فیلم های فوتوآند مورد بررسی قرار گرفت. در این اثبات راهکار با یک روش ساده تولید رنگ خورشیدی برای فیلم های فوتوآند، میانگین راندمان (بازده) تبدیل قدرت ۴.۱۳٪ (Jsc = 11.11 mA / cm^۲ ، Voc = 0.590 V ، ضریب پر کردن = ۰.۶۳۱) در شرایط استاندارد پرتودهی انجام شد. این روش رنگ خورشیدی آسان یک روش ساده و مناسب را برای ساخت نانوذرات حساس به QD در ساخت QDSC ارائه می دهد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The preparation of quantum dot (QD)−sensitized photoanodes, especially the deposition of QDs on TiO2 matrix, is usually a time-extensive and performance-determinant step in the construction of QD-sensitized solar cells (QDSCs). Herein, a transformative approach for immobilizing QD on the TiO2 matrix was developed by simply mixing the as-prepared oil-soluble QDs with TiO2 P25 particles suspension for a period as short as half a minute. The solar paint was prepared by adding the TiO2/QD composite in a binder solution under ultrasonication. The QD-sensitized photoanodes were then obtained by simply brushing the solar paint on a fluorine-doped tin oxide substrate followed by a lowtemperature annealing at ambient atmosphere.

Sandwich-structured complete QDSCs were assembled with the use of Cu2S/brass as counter electrode and polysulfide redox couple as an electrolyte. The photovoltaic performance of the resulting Zn−Cu−In−Se (ZCISe) QDSCs was evaluated after primary optimization of the QD/TiO2 ratio as well as the thicknesses of photoanode films. In this proof of concept with a simple solar paint approach for photoanode films, an average power conversion efficiency of 4.13% (Jsc = 11.11 mA/cm2, Voc = 0.590 V, fill factor = 0.631) was obtained under standard irradiation condition. This facile solar paint approach offers a simple and convenient approach for QD-sensitized photoanodes in the construction of QDSCs.