ساخت الکترود مقابل SnSe به روش الکتروشیمیایی کاتدی به منظور ساخت سلول‌ خورشیدی حساس شده با رنگ

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم و مهندسی، دانشکده فیزیک، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران

2 آزمایشگاه فیزیک نظری بوگولوبوف، انستیتوی مشترک تحقیقات هسته ای، دبنا، منطقه مسکو، روسیه

چکیده

سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ یکی از انواع سلول‌های خورشیدی هستند که امروزه توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده اند. برای دستیابی به محصولات صنعتی، اما این سلول‌ها نیازمند تحقیقات بیشتری هستند. الکترودهای مقابل پلاتین که امروزه به صورت متداول در سلول‌های حساس شده با رنگ استفاده می‌شوند بسیار گران قیمت بوده و می‌بایست با مواد ارزان‌تر جایگزین شوند. در این تحقیق با استفاده از لایه نشانی الکتروشیمیایی SnSe بر روی ITO الکترود مقابل جایگزینی را پیشنهاد می‌کنیم. بر اساس آنالیزهای ولتامتری چرخه‌ای و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی لایه‌ی پیشنهادی ما رفتار الکتروشیمیایی و همچنین ترابرد الکترونی بسیار خوبی را در تقابل با یون‌های الکترولیت یدید-تری یدید از خود نشان می‌دهد. بهترین سلول ما بازدهی معادل تقریبا 5 % دارد که در برابر سلول ساخته شده از الکترود مقابل پلاتین تنها کمی پایین‌تر است. به این ترتیب، مطالعه ما نشان می‌دهد که ماده SnSe به عنوان یک ماده ارزان قیمت و فراوان در پوسته‌ی زمین که به روش الکتروشیمیایی تهیه شده است، می‌تواند جایگزین مناسبی برای پلاتین در سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ باشند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Fabrication of SnSe Counter Electrode By Cathodic Electrochemical Technique Tto Construct DSSC

نویسندگان [English]

  • Ahmad Zatirostami 1
  • Farshid Mofidnakhaei 1
  • Khikmat Muminov 2
1 Faculty of Science and Engineering, Department of Physics , Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
2 Bogolubov Laboratory of Theoretical Physics, Joint Institute for Nuclear Research, Debna, Moscow Region, Russia
چکیده [English]

Dye-sensitized solar cells (DSSC) are among the interesting generations of solar cells that require further research to achieve industrial production. Current platinum (Pt) counter electrodes used in DSSCs is expensive and should be replaced by cheaper materials. In this study, we propose the tin-selenide (SnSe) material prepared on ITO substrates by the electrodeposition method as a Pt replacement. Our prepared materials demonstrated excellent electrocatalytic behavior and charge transport with iodide/triiodide electrolyte that is confirmed by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. Our best DSSC reached efficiency of 4.9% that was slightly lower than the DSSC fabricated with Pt counter electrode. Therefore, our study shows that the low cost and earth-abundant SnSe prepared by the electrodeposition method is a suitable replacement for Pt in DSSCs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dye-sensitized solar cells
  • counter electrode
  • Cathodic Electrochemical
  • SnSe

مراجع

[1]Sadasivuni KK, Deshmukh K, Ahipa T, Muzaffar A, Ahamed MB, Pasha SK, et al. Flexible, biodegradable and recyclable solar cells: a review. Journal of Materials Science, Materials in Electronics. 30(2)) 2019( 951.
[2]Zatirostami A. Electro-deposited SnSe on ITO: A low-cost and high-performance counter electrode for DSSCs. Journal of Alloys and Compounds., 844 (2020) 156151.
[3]Kumar DK, Kříž J, Bennett N, Chen B, Upadhayaya H, Reddy KR, et al. Functionalized metal oxide nanoparticles for efficient dye-sensitized solar cells (DSSCs): A review. Materials Science for Energy Technologies. 2020.
[4]Zainudin S, Abdullah H, Markom M. Electrochemical studies of tin oxide based-dye-sensitized solar cells (DSSC): a review. Journal of Materials Science: Materials in Electronics., 30(6) (2019) 5342.
[5] k.kakaei, G.Ghadimi, J. Of Applied Chemistry, 52 (1398) 51, in Persian.
[6] M.Abbas-Ghorbani, J. Of Applied Chemistry, 52 (1398) 77, in Persian.
 [7]Zatirostami A. A new electrochemically prepared composite counter electrode for dye-sensitized solar cells. Thin Solid Films. 2020:137926.
[8]Saeidi M, Abrari M, Ahmadi M. Fabrication of dye-sensitized solar cell based on mixed tin and zinc oxide nanoparticles. Applied Physics A., 125(6) (2019) 409.
[9]Zatirostami A. Increasing the efficiency of TiO2-based DSSC by means of a double layer RF-sputtered thin film blocking layer. Optik., 207 (2020) 164419.
[10]Li Z, Guo Y, Zhao F, Nie C, Shi J, Liu X, et al. The effect of substrate temperature and Sn/Se mass ratio on the co-evaporated SnSe thin film for photovoltaic application. Vacuum. 2020:109343.
[11] M.Abbas-Ghorbani, J. Of Applied Chemistry, 48 (1397) 269, in Persian.
[12]Abrari M, Ahmadi M, Ghanaatshoar M, Moazami HR, Davarani SSH. Fabrication of dye-sensitized solar cells based on SnO2/ZnO composite nanostructures: A new facile method using dual anodic dissolution. Journal of Alloys and Compounds., 784 (2019) 1036.
[13]Li J, Yun S, Zhou X, Hou Y, Fang W, Zhang T, et al. Incorporating transition metals (Ta/Co) into nitrogen-doped carbon as counter electrode catalysts for dye-sensitized solar cells. Carbon., 126 (2018) 145.
 [14]Dupont MF, Donne SW. Nucleation and growth of electrodeposited manganese dioxide for electrochemical capacitors. Electrochimica Acta., 120 (2014) 219.
[15]Gullace S, Nastasi F, Puntoriero F, Trusso S, Calogero G. A platinum-free nanostructured gold counter electrode for DSSCs prepared by pulsed laser ablation. Applied Surface Science., 506 (2020) 144690.
[16]Chen P-W, Lee C-P, Chang L-Y, Chang J, Yeh M-H, Lin L-Y, et al. Dye-sensitized solar cells with low-cost catalytic films of polymer-loaded carbon black on their counter electrode. RSC advances., 3(17) (2013) 5871.
[17]Ramasamy P, Manivasakan P, Kim J. Phase controlled synthesis of SnSe and SnSe 2 hierarchical nanostructures made of single crystalline ultrathin nanosheets. Cryst. Eng. Comm., 17(4) (2015) 807.
شیمى کاربردى روز
دوره 17، شماره 64
مهر 1401
صفحه 121-132

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار