محسن محرابی

امروزه سلول های خورشیدی به دلیل داشتن مزایایی همچون عدم نیاز به سوخت، صرفه اقتصادی کاربرد زیادی پیداکرده است. با توجه به نیاز روزافزون به منابع انرژی و تجدید ناپذیر بودن سوخت های فسیلی، منابع انرژی تجدید پذیر مورد توجه قرار گرفته اند. سلول های خورشیدی ابزارهای الکترونیکی هستند که نور خورشید را به طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. این سلولها مورد توجه دانشمندان قرار گرفته و راهکارهایی برای افزایش بازده این سلول ها ارائه داده اند. هدف از این پایان نامه عملکرد سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه با استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم پوشش داده شده با کربنات کلسیم زیستی است. برای تهیه خمیر لایه نشانی سلول خورشیدی رنگدانه ای، از نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید که به دو روش سل-ژل (sel-gel) و سولوترمال (Solvothermal) سنتر شده و همچنین نانو ذرات هسته-پوسته تیتانیوم دی-اکسید/کلسیم کربنات که به دو روش هم رسوبی و ساخت کامپوزیت تیتانیوم دی اکسید و کلسیم کربنات زیستی استفاده گردید و در آخر از رنگدانه طبیعی میوه جمبو و رنگدانه مصنوعی N719 استفاده شد. سپس عملکرد سلول های خورشیدی رنگدانه ای براساس نوع سنتر ارزیابی و مورد بررسی قرار داده شد. میانگین اندازه نانوذرات در روش های سنتز سل-ژل، سنتز سولوترمال، هسته-پوسته هم رسوبی 2، هسته-پوسته هم رسوبی1، نانوذرات کلسیم کربنات زیستی و کامپوزیت تیتانیوم دی اکسید/کلسیم کربنات زیستی به ترتیب 92/81، 09/111، 6/130، 89/116، 93/90 و 22/95 نانومتر بودند. براساس مشخصه یابی جریان-ولتاژ و اندازه نانوذرات در سلول-های خورشیدی، سلول خورشیدی رنگدانه ای با استفاده از کامپوزیت کربنات کلسیم زیستی و تیتانیوم دی-اکسید سنتز شده به روش سل-ژل با رنگدانه ی N719 بیشترین بازده (49/1 درصد) را داشت. در مقایسه سلولها براساس اندازه نانوذرات نشان داد شده، که تیتانیوم دی اکسید سنتز شده به روش سل-ژل نسبت به روش سولوترمال نانوذرات کوچکتری دارد. از نظر زمان انجام فرآیند سنتز، سنتز سل ژل کمترین زمان ممکن را داشت و در نهایت ساختار نسبتاً خوبی را به ما داد. همچنین از بین هسته-پوسته TiO2@CacO3 به روش هم رسوبی 1 و 2 نیز، در روش هم رسوبی 1 نانوذرات اندازه کوچکتری داشتیم. بنابراین می توان نتیجه گرفت که هرچه اندازه نانوذرات کوچکتر شد بازده سلول ها بالاتر بود.