Mikrogolfondersteunde sintese van Zno en Tio2 foto-elektrode vir kleurstof: huidige skoolnuus

Mikrogolfondersteunde sintese van Zno en Tio2 foto-elektrode vir kleursensitiewe sonkrag

DOEN NOU AANSOEK 👉 WERK IN KANADA MET GRATIS BORGSKAP!


 

Mikrogolfondersteunde sintese van Zno en Tio2 Foto-elektrode vir kleursensitiewe sonkrag.

OPSOMMING

Kleurstofsensibiliserende sonselle (DSSC's) is deeglik ondersoek. Aangesien die kleur van die toestel maklik gevarieer kan word deur verskillende kleurstowwe en selle op buigsame substrate te kies, is DSSC's veral aantreklik vir die bou van geïntegreerde fotovoltaïese (BIPV).

Daar word geglo dat die selkonsep die produksiekoste en die terugbetalingstyd van energie tot 'n groot mate verlaag in vergelyking met standaard silikonselle of ander dunfilmselle. Kleurstofsensibilisator absorbeer die invallende sonlig en benut die ligenergie om die vektoroordragreaksie te veroorsaak.

DSSC's verskil van konvensionele halfgeleiertoestelle deurdat hulle die funksie van ligabsorpsie van ladingdraertransport skei. DSSC's het dus die volgende voordele in vergelyking met die silikon gebaseerde fotovoltaïese. (1) Dit is nie sensitief vir die defekte in halfgeleiers soos defekte in Si nie.

(2) Die halfgeleier-elektroliet-koppelvlak (SEI) is maklik om te vorm en is ook koste-effektief vir produksie. (3) Dit is moontlik om die direkte energie-oordrag van fotone na chemiese energie te besef.

Nanokristalliese gekleurde sensitiewe sonselle is foto-elektrochemiese selle gebaseer op beginsels soortgelyk aan die prosesse in natuurlike fotosintese. Albei gebruik organiese kleurstof om die inkomende lig te absorbeer en opgewekte elektrone te produseer.

As 'n halfgeleier soos sinkoksiede (ZnO) of titaandioksied (TiO2) word bestraal met lig wat groter is as die bandgapingsenergie, opgewekte elektron-gatpare word gegenereer wat gebruik kan word in baie toepassings soos sonselle om elektrisiteit op te wek, chemiese prosesse om spesifieke verbindings te skep of af te breek, of om selfreinigende oppervlakke te vervaardig ZnO en TiO2 as foto-elektrode om kleursensitiewe soncel (DSSC) te vervaardig.

ZnO en TiO2 nanokristalliese films is gesintetiseer op FTO-glassubstrate vanaf Zn (NO3)2.6H2O-kompleks en TiCl4 onderskeidelik met behulp van mikrogolfondersteunde chemiese badafsettingsmetodes teen verskillende tydsintervalle van 0.5 min, 1.0 min, 1.5 min en 2.0 min.

DSSC is vervaardig met behulp van gesintetiseerde ZnO en TiO2 foto-anode onderskeidelik as foto-elektrode, grafiet as toonbank, agar- en galatine-kleurstof, berei volgens die sol-gel-metode as elektroliet / kleurstof.

Karakteriseringstegnieke soos X-straaldiffraksie (XRD), UV-vis-infrarooi spektroskopie, skande-elektronmikroskopie (SEM) en son-simulasie is gebruik vir strukturele, morfologiese, optiese en IV-kenmerkende studies van die bedekte nanokristalliese films en die DSSC's wat ontwikkel is .

Die morfologie van die films toon dat hulle homogeen en poreus was. Die gemiddelde kristalgrootte geskat vanaf die belangrikste en intensste pieke is 11.8Å en 15.25Å vir ZnO-oksied en TiO2 oksiedfilm onderskeidelik.

Die transmissie (T) van die films is uitgevoer met behulp van 'n UV-vis-NIR spektrofotometer in die golflengte van 300 tot 1,100 nm. Van die transmissie van ZnO en TiO2 nanokristalliese films, het ons 'n baie nuttige deursigtigheid van die film opgemerk in 'n groot golflengte domein van 300 tot 1,100 nm.

Die transmissie het gemiddeld binne die sigbare gebied toegeneem vir beide deursigtige geleidende oksiedmateriale en konvergeer naby 95% vir TiO2 nanofilms. In elk geval is die waardes van transmissie (T) bogemiddeld in die sigbare domein, wat toepaslik is in DSSC's, aangesien dit as die foto-elektrode gebruik is. Albei films vertoon 'n baie lae refleksie <25% binne die sigbare gebied.

Die geraamde optiese bandafstand is tussen 4.0 en 4.25 eV vir ZnO en TiO2 films. Dit is as gevolg daarvan dat hittebehandeling sowel as die kwantumgrootte-effek van die kristallietgrootte 'n belangrike bydraende faktor was vir die toename in bandgaping. Dit is duidelik, aangesien die kristalgrootte volgens XRD-aftrekking van 'n paar orde Angstroms was.

Die effektiwiteit vir foto-elektriese omskakeling vir ZnO gelatien is 0.001% en 0.15% vir ZnO agar, terwyl die van TiO2 agar en TiO2 galatien het nie 'n goeie resultaat opgelewer nie as gevolg van foto-agteruitgang van die elektrodemateriaal.

Aangesien 'n hoogste foto-elektriese omskakelingsdoeltreffendheid van 0.15% behaal is met behulp van ZnO met agarverf, is opgemerk dat ZnO 'n foto-anode-voordeel het in kleursensitiewe sonselle (DSSC's).

Daarom is die fotovoltaïese prestasie van ZnO-agar beter as die van ZnO-gelatien. Ten slotte het DSSC's 'n belowende toekoms vir die ontwikkeling van doeltreffende en buigsame opto-elektronika. Selfs as die DSSC's minder effektief is as omskakelingsdoeltreffendheid, is dit baie goedkoper om vervaardig te word.

INHOUDSOPGAWE

TITELBLAD ... i

SERTIFIKASIE .. ii

TOEWYDING ……… iii

ERKENNING… iv

LYS VAN SYFERS. viii

LYS VAN AFKORTINGS ... ix

OPSOMMING …… x

HOOFSTUK EEN INLEIDING

  • AGTERGROND VAN DIE STUDIE ………. 1
  • KLASSIFIKASIE VAN SOLSEL ………… 3
  • FOTOELECTROCHEMIESE (PEC) SONSEL… .. 3
  • VERSKILLENDE SAMESTELLING WAT GEBRUIK WORD VIR FOTOELECTROCHEMIESE SEL.4
  • KLEURGESENSITISEERDE SONERSELLE (DSSC's). 5
  • DUN FILMTEGNOLOGIE ……… .. 6
  • SINK OKSIDE ...…… .. 7
  • TITAANDIOKSIED……. 8
  • KENMERKE VAN DINK FILMS ………. 8
  • DUNNE FILMBESITTEGNIEKE .. 9
    • CHEMIESE AFSETTING ... 10
    • FISIESE BEPALING ... 11
  • DOELSTELLINGS VAN DIE STUDIE…. 14
  • NAVORSINGSMETODES. 14

HOOFSTUK TWEE OORSIG VAN LETTERKUNDE

  • SONSEL ... .. 16
    • BREIF GESKIEDENIS VAN SOLSEL ... .. 16
    • GENERASIES VAN SOLSELLE .. 17
  • DINFILMS …… .. 20
    • DUN FILMTEGNOLOGIE ………. 20

2.2.2 ……. Tipes dun films ... .. 20

  • FOTOELECTROCHEMIESE (PCE) SONSEL ……… .. 22
  • GEKLEURDE SONDERSELLE …………. 25
    • HISTORIESE AGTERGROND ……………… 25

2.4.2 …… KENMERKE VAN DSSCS… 26

  • BASIESE BEGINSEL VAN DSSC's …………… 27
  • ELEKTRON OORDRAGDINAMIKA ………… 30
  • KOMPONENTE VAN DIE DSSC ……… .. 33
  • STRUKTUUR VAN DYE SENSITIZED SOLAR CELLS (DSSC) ……. 37
  • DSSC's FOTOVOLTAIESE SELPRESTASIE ……. 38
  • HERSIENING VAN VERWANTE LITERATUUR ... 40

HOOFSTUK DRIE MATERIALE EN METODES

3.0. INLEIDING ... 45

3.1 ... MATERIAAL VIR DEPOSITO VAN ZnO EN TiO2……… .. 45

  • VOORBEREIDING VAN ONDERWERP ………… .. 45
  • PROSES VAN SINTESEERING VAN ZnO en TiO2 NANOKRISTALLYNFILM MET MIKROGOLFGESTEEMDE CHEMIESE BADBESTELLINGSMETODE …………… 45
    • BEREIDING VAN OPLOSSINGS .. 45
    • DEPOSISIEPROSES ... 46

3.4 BEREIDING VAN ELEKTROLIETE / GELE …… .. 47

3.5 …… BEREIDING VAN GESONSITITEERDE SOLSEL (DSSC) ……………………… 47

HOOFSTUK VIER RESULTATE EN BESPREKING

  • X-STRAAL DIFFRAKSIE ...…… 50
  • MORFOLOGIESE STUDIES ……… 52
    • SKANNING VAN ELEKTRONMIKROSKOPIE (SEM) ... .. 52
  • OPTIESE ABSORPTIESTUDIES ………………… 54
  • FOTOSTROOM-VOLTAGE (IV) KENMERKE… 59

VERWYSINGS. 64

INLEIDING

1.1 Agtergrond van die studie

Die verhoog in aanvraag na fossielbrandstowwe en die omgewing impak van hul gebruik uitoefen druk op 'n reeds uitgerekte wêreldenergie-infrastruktuur. Beduidende vordering is gemaak in die ontwikkeling van hernubare-energie-tegnologieë soos sonselle, brandstofselle en biobrandstof.

Maar hierdie alternatief energiebronne is gemarginaliseer in die verlede. Daar word verwag dat nuwe tegnologie hulle meer prakties en prysmededingend met fossielbrandstowwe kan maak, en sodoende 'n uiteindelike oorgang weg van fossielbrandstowwe as ons primêre energiebron moontlik maak.

Sonenergie word beskou as die fundamentele oplossing vir die energie- en omgewingsuitdaging as koolstofvrye energiebron [1].

Sonenergie is die energie wat van die son verkry word. Dit kan op twee hoof maniere ingespan word; as termiese energie met behulp van foto-termiese en as elektriese energie met behulp van fotovoltaïese (PV) effek.

Soncel is 'n toestel wat sonenergie direk omskakel in elektrisiteit deur die fotovoltaïese effek. Baie fotovoltaïese toestelle is reeds die afgelope vyf dekades ontwikkel [1].

Wydverspreide gebruik word egter steeds beperk deur twee belangrike uitdagings, naamlik omskakelingsdoeltreffendheid en koste [2,3].

Verwysings

Liu J., Cao GZ, Yang ZG, Wang DH, Dubois D., Zhou XD, Graff GL, Pederson LR, Zhang JG, riOriented Nanostructures for Energy Conversion and Storage‖, ChemSusChem, Vol. 1, Pp 676, 2008.
Bagnall DM en Borland M., hot Fotovoltaïese tegnologie‖, Energiebeleid, Vol. 36, bl. 4390-4396, 2008
Green MA, ― Onlangse ontwikkelinge in fotovoltaïese, ‖ Sol. Energy, Vol. 76, bl 3–8, 2004.
Chapin DM, Fuller CS, Pearson G., ― 'n nuwe silikon-pn-aansluitingsfotosel vir die omskakeling van sonstraling in elektriese krag, ‖ Journal of Applied Physics, vol. 25, nr. 5, pp. 676–677, 1954.
Fujishima A., Honda K. en Kikuchi S., hFotochemiese reaksies van halfgeleiers ... .elektrode, ‖ Kogyo Kagaku Zasshi, Vol. 72, nr. 1, bls. 487–490, 2003.
West W., ―Eerstehonderd jaar van spektraalsensitisering‖, Prok. Vogel. Cent. Simp. Fotog. Sci. Eng. Vol. 18, bls. 35–48, 1974.

 

DOEN NOU AANSOEK 👉 WERK IN KANADA MET GRATIS BORGSKAP!


 

    Haai Jy!

    Moenie hierdie geleentheid misloop nie! Voer jou besonderhede hieronder in!


    => VOLG ONS OP Instagram | FACEBOOK & Twitter VIR JOUSTE OPDATERING

    Tags: , , , , , , ,

    Kommentaar gesluit.

    %d bloggers soos hierdie: