گروه: 
صنايع معدني و کاتاليست ها
مجری(های) طرح (داخل پژوهشکده): 
تاریخ خاتمه: 
1394
وضعیت: 
خاتمه یافته
محل تامین اعتبار: 
معاونت علمي و فناوري رياست جمهوري
انرژي خورشيدي بدليل سبز و دوستدار محيط زيست بودن، نسبت به ساير روش‌هاي توليد انرژي برتري داشته و پسمان ايجاد نمي‌کند. سلول‌هاي خورشيدي حساس به رنگ (رنگينه‌اي) به عنوان نسل سوم سل‌هاي خورشيدي به وسيله‌ي پروفسور گراتزل در سال ‎1991‎ اختراع گرديد که شبيه‌سازي فرآيند فتوسنتز در گياهان است. اين نوع سلول‌ها داراي مزاياي زيادي هستند، زيرا از مواد ارزان قيمت ساخته شده و نسبت به ساير جايگزين‌هاي توليد انرژي ارزانتر هستند. يک سلول خورشيدي حساس به رنگ شامل دو الکترود شفاف هادي در يک آرايه ساندويچي مي‌باشد. لايه‌ي پوشش داده شده‌ي نانواکسيد تيتانيم به عنوان محل تجمع رنگ عمل نموده و مولکول‌هاي رنگ نور را جذب نموده و الکترون‌هاي برانگيخته را توليد مي‌نمايد که باعث ايجاد جريان در سل مي‌گردد. لايه‌ي الکتروليت يد/يون يديد به عنوان منبع جايگزين الکترون عمل مي‌نمايد و وقتي که الکترون اصلي کنده شده به الکترود کمکي مي‌رسد، الکترون را به الکتروليت برگشت مي‌دهد. بدين ترتيب سلول خورشيدي حساس به رنگ احياء شده و به عنوان منبع توليد انرژي الکتريکي عمل مي‌نمايد. لايه‌ي هادي الکترود کمکي با پلاتين يا گرافيت پوشش داده مي‌شود، بنابراين نور از آن عبور نمي‌نمايد، تا حداکثر جذب در سلول اتفاق افتد. در اين پروژه، سلول‌هاي خورشيدي حساس به رنگ استاندارد با توجه به روش شرکت سولارونيکس ساخته شده‌اند. براي اين منظور شيشه‌هاي پوشش داده شده با اکسيد قلع آلائيده با فلور (FTO‎) در ابعاد مشخص بريده شده و به وسيله‌ي سونيکاسيون در آب مقطر و سپس اتانول مطلق تميز گرديدند. سپس خمير اکسيد تيتانيوم نانو بر روي آن به وسيله‌ي روش دکتر بليد پخش شده و سپس به تدريج حرارت داده شد، تا لايه‌ي متخلخل TiO2‎ بر روي فتو آند ايجاد گرديد. پس از سرد کردن، الکترودها در محلول رنگ روتنيوم (N719‎) در استونيتريل فرو برده شد تا رنگ بر روي الکترود جذب شد. الکترود کمکي پلاتين نيز با اعمال يک لايهي نازک اسيد هگزاپلاتينيک روي FTO‎ و تجزيه حرارتي ساخته شد. سپس الکترود حساس به نور (فتو آند) بر روي الکترود کمکي قرارداده شده و با واشر سورلين آب‌بندي گرديد. الکتروليت‌ها شامل يد/يديد پتاسيم يا يد/يديد آمونيوم در استونيتريل تهيه شده و به کمک خلاء به سلول‌ها تزريق گرديد و سل آماده شد. به منظور مشخصه‌يابي سلول‌هاي ساخته شده، منحني‌هاي دانسيته جريان - پتانسيل به کمک دستگاه پتانسيواستات- گالوانواستانت و تحت تابش نور استاندارد اندازه‌گيري شدند. داده‌هاي اسپکتروسکوپي امپدانس الکتروشيميايي نيز تحت تاريکي و شرايط مدار باز ثبت گرديدند. مقايسه نتايج نشان داد که سلول‌هاي خورشيدي ساخته شده کاملا شبيه سلول‌هاي خورشيدي گراتزل بوده و در برخي از موارد که از سورفکتانت کاتيوني ستيل تريمتيل آمونيوم برميد به عنوان افزودني در الکتروليت استفاده شده بود، جريان و راندمان سلول نه تنها بيشتر از ‎10‎ درصد بهبود يافت، بلکه پايداري سلول نيز افزايش يافت.