Sintesi assistita da microonde di fotoelettrodo Zno e Tio2 per colorante: notizie attuali sulla scuola

Sintesi assistita da microonde di fotoelettrodo Zno e Tio2 per celle solari sensibilizzate con coloranti

CANDIDATI ORA 👉 LAVORA IN CANADA CON SPONSORIZZAZIONE GRATUITA!


 

Sintesi assistita da microonde di Zno e Tio2 Fotoelettrodo per cella solare sensibilizzata con colorante.

ABSTRACT

Le celle solari sensibilizzate con coloranti (DSSC) sono state oggetto di ricerche approfondite. Poiché il colore del dispositivo può essere facilmente variato scegliendo diversi coloranti e celle su substrati flessibili, i DSSC sono particolarmente interessanti per il Building Integrated Photovoltaics (BIPV).

Si ritiene che il concetto di cella riduca i costi di produzione e il tempo di recupero energetico in larga misura rispetto alle celle al silicio standard o ad altre celle a film sottile. Il sensibilizzatore colorante assorbe la luce solare incidente e sfrutta l'energia della luce per indurre la reazione di trasferimento di elettroni vettoriali.

I DSSC differiscono dai dispositivi semiconduttori convenzionali in quanto separano la funzione di assorbimento della luce dal trasporto del portatore di carica. Pertanto i DSSC presentano i seguenti vantaggi rispetto al fotovoltaico a base di silicio. (1) Non è sensibile ai difetti dei semiconduttori come i difetti del Si.

(2) L'interfaccia semiconduttore-elettrolita (SEI) è facile da formare ed è anche conveniente per la produzione. (3) È possibile realizzare il trasferimento diretto di energia dai fotoni all'energia chimica.

Le celle solari sensibilizzate colorate nanocristalline sono celle fotoelettrochimiche basate su principi simili ai processi della fotosintesi naturale. Entrambi usano coloranti organici per assorbire la luce in entrata e produrre elettroni eccitati.

Se un semiconduttore come gli ossidi di zinco (ZnO) o il biossido di titanio (TiO2) viene irradiato con una luce maggiore dell'energia del band gap, vengono generate coppie elettrone-lacuna eccitate che possono essere utilizzate in molte applicazioni come celle solari per generare elettricità, processi chimici per creare o degradare composti specifici o nella produzione di superfici autopulenti utilizzando ZnO e TiO2 come fotoelettrodo per fabbricare celle solari sensibilizzate con coloranti (DSSC).

ZnO e TiO2 film nanocristallini sono stati sintetizzati su substrati di vetro FTO da Zn (NO3)2.6H2O complesso e TiCl4 rispettivamente utilizzando il metodo di deposizione del bagno chimico assistito da microonde a vari intervalli di tempo 0.5 min, 1.0 min, 1.5 min e 2.0 min.

DSSC sono stati fabbricati utilizzando ZnO e TiO sintetizzati2 foto-anodo come fotoelettrodo rispettivamente, grafite come contatore, colorante di agar e galatino preparato con metodo sol gel come elettrolita / colorante.

Tecniche di caratterizzazione come la diffrazione dei raggi X (XRD), la spettroscopia UV-vis-infrarosso, la microscopia elettronica a scansione (SEM) e la simulazione solare sono state utilizzate per studi strutturali, morfologici, ottici e IV delle caratteristiche dei film nanocristallini rivestiti e dei DSSC sviluppati .

La morfologia delle pellicole mostra che erano omogenee e porose. La dimensione cristallina media stimata dai picchi più significativi e intensi è 11.8 Å e 15.25 Å per l'ossido di ZnO e il TiO2 pellicola di ossido rispettivamente.

La trasmittanza (T) dei film è stata effettuata utilizzando uno spettrofotometro UV-vis-NIR nell'intervallo di lunghezze d'onda da 300 a 1,100 nm. Dalla trasmittanza di ZnO e TiO2 pellicole nanocristalline, abbiamo notato una trasparenza molto utile del film in un ampio dominio di lunghezze d'onda da 300 a 1,100 nm.

La trasmittanza è mediamente aumentata all'interno della regione visibile per entrambi i materiali di ossido conduttore trasparente e converge vicino al 95% per TiO2 nanofilm. In ogni caso, valori di trasmittanza (T) superiori alla media nel dominio del visibile, che trova applicabilità nei DSSC, poiché è stato utilizzato come fotoelettrodo. Entrambi i film mostrano una riflettanza molto bassa <25% all'interno della regione visibile.

Il gap di banda ottica stimato ottenuto è compreso tra 4.0 e 4.25eV per ZnO e TiO2 film. Questo è il risultato che il trattamento termico e l'effetto della dimensione quantistica della dimensione dei cristalliti sono stati un fattore importante che ha contribuito all'aumento del band gap. Ciò è evidente poiché la dimensione del cristallo secondo la deduzione XRD era di qualche ordine di Angstrom.

L'efficienza di conversione fotoelettrica ottenuta per la gelatina ZnO è dello 0.001% e dello 0.15% per l'agar ZnO, mentre quella di TiO2 agar e TiO2 la galatina non ha prodotto un buon risultato a causa della foto-degradazione del materiale dell'elettrodo.

Poiché è stata ottenuta una più alta efficienza di conversione fotoelettrica dello 0.15% utilizzando ZnO con colorante agar, è stato osservato che ZnO ha il vantaggio del fotoanodo nelle celle solari sensibilizzate con colorante (DSSC).

Quindi, le prestazioni fotovoltaiche dell'agar ZnO sono migliori di quelle della gelatina ZnO. Infine, le DSSC hanno un futuro promettente per lo sviluppo di un'optoelettronica efficiente e flessibile. Anche se i DSSC hanno una minore efficienza di conversione da luce a elettricità, sono notevolmente più economici da fabbricare.

SOMMARIO

PAGINA DEL TITOLO …… i

CERTIFICAZIONE .. ii

DEDIZIONE ……… iii

RICONOSCIMENTO… iv

LISTA DELLE FIGURE. viii

ELENCO DELLE ABBREVIAZIONI… ix

ABSTRACT …… x

CAPITOLO UNO INTRODUZIONE

  • SFONDO DELLO STUDIO………. 1
  • CLASSIFICAZIONE DELLA CELLA SOLARE ………… 3
  • CELLA SOLARE FOTOELETTROCHIMICA (PEC)… .. 3
  • VARI COMPOSTI UTILIZZATI PER CELLE FOTOELETTROCHIMICHE 4
  • CELLE SOLARI DYE SENSITIZED (DSSC). 5
  • TECNOLOGIA A FILM SOTTILE ……… .. 6
  • OSSIDO DI ZINCO ……… .. 7
  • DIOSSIDO DI TITANIO……. 8
  • CARATTERISTICHE DEI FILM SOTTILI ………. 8
  • TECNICHE DI DEPOSIZIONE DEL FILM SOTTILE .. 9
    • DEPOSIZIONE CHIMICA… 10
    • DEPOSIZIONE FISICA …… 11
  • OBIETTIVI DELLO STUDIO…. 14
  • METODI DI RICERCA. 14

CAPITOLO SECONDO RIESAME DELLA LETTERATURA

  • CELLA SOLARE… .. 16
    • BREIF STORIA DELLE CELLE SOLARI… .. 16
    • GENERAZIONI DI CELLE SOLARI .. 17
  • FILM SOTTILI …… .. 20
    • TECNOLOGIA A FILM SOTTILE ………. 20

2.2.2 ……. TIPI DI FILM SOTTILI… .. 20

  • CELLA SOLARE FOTOELETTROCHIMICA (PCE) ……… .. 22
  • CELLE SOLARI DYE SENSIBILIZZATE …………. 25
    • BACKGROUND STORICO ……………… 25

2.4.2 …… CARATTERISTICHE DEL DSSCS… 26

  • PRINCIPIO DI BASE DELLE DSSC …………… 27
  • DINAMICA DEL TRASFERIMENTO ELETTRONICO ………… 30
  • COMPONENTI DEL DSSC ……… .. 33
  • STRUTTURA DELLE CELLE SOLARI DYE SENSITIZED (DSSC) ……. 37
  • PRESTAZIONI DELLE CELLE FOTOVOLTAICHE DSSC ……. 38
  • REVISIONE DELLA LETTERATURA CORRELATA …… 40

CAPITOLO TRE MATERIALI E METODI

3.0. INTRODUZIONE …… 45

3.1… MATERIALI PER LA DEPOSIZIONE DI ZnO E TiO2......... .. 45

  • PREPARAZIONE DEL SUBSTRATO ………… .. 45
  • PROCESSI DI SINTETIZZAZIONE ZnO e TiO2 FILM NANOCRISTALLINO UTILIZZANDO METODO DI DEPOSIZIONE IN BAGNO CHIMICO ASSISTITO A MICROONDE …………… 45
    • PREPARAZIONE DELLE SOLUZIONI .. 45
    • PROCESSO DI DEPOSIZIONE …… 46

3.4 PREPARAZIONE DI ELETTROLITI / GEL …… .. 47

3.5 …… PREPARAZIONE DELLA CELLA SOLARE DYE SENSITIZED (DSSC) ……………………… 47

CAPITOLO QUATTRO RISULTATI E DISCUSSIONE

  • DIFFRAZIONE RAGGI X ……… 50
  • STUDI MORFOLOGICI ……… 52
    • MICROSCOPIA ELETTRONICA A SCANSIONE (SEM)… .. 52
  • STUDI DI ASSORBIMENTO OTTICO ………………… 54
  • CARATTERISTICHE DELLA FOTOCORRENTE-TENSIONE (IV)… 59

RIFERIMENTI. 64

INTRODUZIONE

1.1 Contesto dello studio

aumentare domanda di combustibili fossili e l'ambiente impatto del loro uso stanno esercitando pressione su un'infrastruttura energetica mondiale già estesa. Alcuni progressi significativi sono stati compiuti nello sviluppo di tecnologie di energia rinnovabile come celle solari, celle a combustibile e biocarburanti.

Tuttavia, questi alternativa le fonti di energia sono state emarginate nel passato. Si prevede che la nuova tecnologia potrebbe renderli più pratici e competitivi in ​​termini di prezzo rispetto ai combustibili fossili, consentendo così un'eventuale transizione dai combustibili fossili come nostra fonte di energia primaria.

L'energia solare è considerata la soluzione fondamentale alla sfida energetica e ambientale come fonte di energia priva di carbonio [1].

L'energia solare è l'energia derivata dal sole. Può essere sfruttato in due modi principali; come energia termica utilizzando il fotovoltaico e come energia elettrica utilizzando l'effetto fotovoltaico (PV).

La cella solare è un dispositivo che converte l'energia solare direttamente in elettricità per effetto fotovoltaico. Molti dispositivi fotovoltaici sono già stati sviluppati negli ultimi cinque decenni [1].

Tuttavia, l'uso diffuso è ancora limitato da due sfide significative, vale a dire l'efficienza di conversione e il costo [2,3].

RIFERIMENTI

Liu J., Cao GZ, Yang ZG, Wang DH, Dubois D., Zhou XD, Graff GL, Pederson LR, Zhang JG, "Nanostrutture orientate per la conversione e lo stoccaggio dell'energia", ChemSusChem, vol. 1, pagina 676, 2008.
Bagnall DM e Borland M., "Tecnologie fotovoltaiche", Energy Policy, vol. 36, pagg. 4390-4396, 2008
Green MA, ― Recenti sviluppi nel fotovoltaico, ‖ Sol. Energia, Vol. 76, pagine 3–8, 2004.
Chapin DM, Fuller CS, Pearson G., ―Una nuova fotocellula a giunzione pn in silicio per convertire la radiazione solare in energia elettrica, ‖ Journal of Applied Physics, vol. 25, n. 5, pagg. 676–677, 1954.
Fujishima A., Honda K. e Kikuchi S., "Reazioni fotochimiche dei semiconduttori… .elettrodo", Kogyo Kagaku Zasshi, vol. 72, n. 1, pagg. 487–490, 2003.
West W., irPrimi cento anni di sensibilizzazione spettrale‖, Proc. Vogel. Cent. Symp. Photogr. Sci. Eng. Vol. 18, pagg. 35–48, 1974.

 

CANDIDATI ORA 👉 LAVORA IN CANADA CON SPONSORIZZAZIONE GRATUITA!


 

    Ciao Tu!

    Non perdere queste opportunità! Inserisci i tuoi dettagli qui sotto!


    => SEGUICI SU INSTAGRAM | FACEBOOK & TWITTER PER L'ULTIMO AGGIORNAMENTO

    tag: , , , , , , ,

    I commenti sono chiusi.

    %d blogger come questo: