مطالعه اثر نیمه‌هادی و الکترود مقابل در بازده سلول‌های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا

سلول‌های خورشیدی حساس‌شده به مواد رنگزا، یک فناوری کارآمد در تولید انرژی تجدیدپذیر بوده که برای تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی معرفی شده­اند. برای تسهیل تجاری‌سازی این فناوری، جایگزینی بخش­های گران قیمت و کاهش پدیده بازترکیب، می‌تواند موثر باشد. برای این منظور اثر دو بخش نیمه‌هادی و الکترود مقابلدر تهیه سلول­های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا مورد بررسی قرار گرفت. نیمه هادی­ها در تهیه فوتوآند مورد استفاده قرار گرفته و الکترون تولید شده در اثر تهییج ماده رنگزا را دریافت می­کنند. در این پژوهش دو نیمه هادی اکسید روی و دی­اکسید تیتانیم دوپ شده با سدیم انتخاب و عملکرد آن‌ها با دی­اکسید تیتانیم مقایسه شد. دو ماده رنگزای آلی- معدنی دارای دو گروه الکترون‌ گیرنده مختلف به عنوان حساس‌کننده تهیه گردید. بیشترین بازده در حضور ماده رنگزای دارای گروه سیانوآکریلیک اسید و دی­اکسید تیتانیم دوپ شده با سدیم و در حدود 6.27 درصد به دست آمد. پلاتین به عنوان الکترود مقابل، بخش گران قیمت سلول‌های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا است. اکسید گرافن، هیبرید و کامپوزیت آن با دی‌سولفید مولیبدن برای جایگزینی پلاتین انتخاب گردید. اکسید گرافن دارای خواص الکتروکاتالیستی ضعیفی بوده که با استفاده از دی­سولفید مولیبدن این محدودیت برطرف می­گردد. بیشترین بازده در حضور ماده رنگزای دارای گروه سیانوآکریلیک اسید، کامپوزیت MoS2/GO و دی‌اکسید تیتانیم دوپ شده با سدیم در حدود 6.03 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد که می‌توان از کامپوزیت MoS2/GO به جای پلاتین در ساختار سلول‌های خورشیدی حساس به مواد رنگزا استفاده کرد.