الکترود سلول¬های خورشیدی منعطف بر پایه ساختارهای کربنی و نانوکامپوزیت-های آن
محورهای موضوعی :فرامرز افشار طارمی 1 * , بهاره رضایی 2 , شیما امیری ریگی 3
1 -
2 - دانشگاه صنعتی امیرکبیر
3 - دانشگاه صنعتی امیرکبیر
کلید واژه: سلول خورشیدی منعطف, گرافن, الکترود سلول خورشیدی,
چکیده مقاله :
سلول های خورسیدی به دلیل آلوده نکردن محیط زیست و تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به الکتریسیته بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. سلول های خورشیدی سیلیکونی شکننده بوده و هزینه تولید بالایی دارند، در حالیکه سلول های خورشیدی پلیمری قابلیت انعطاف داشته و هزینه کمتری برای ساخت آن ها مصرف می شود. مهم ترین و کاربردی ترین ماده مورد استفاده به عنوان الکترود در سلول خورشیدی پلیمری ایندینیوم قلع اکسید است. این ماده شکننده می باشد و هزینه تولید و بهره وری آن بسیار بالاست. بنابراین نیاز زیادی به تولید الکترود منعطف در سلول خورشیدی پلیمری احساس می شود. مواد مختلفی در این زمینه مورد استفاده قرار گرفته اند، مانند گرافن، نانولوله های کربنی، پلیمرهای رسانا و نانوکامپوزیت های این مواد با ساختارهای فلزی و اکسید فلزی. در این پژوهش تلاش می شود با ارائه ویژگی های سلول-های خورشیدی و به خصوص ساختارهای کربنی مانند گرافن، مواد و ساختارهای مورد استفاده به عنوان الکترود در سلول خورشیدی بررسی شوند.
Solar cells due to clean energy supplying and direct conversion of solar light to electricity attracted great attention. Silicon solar cells are brittle and they have high production cost. However polymer solar cells are flexible and they are cheaper in production procedure. The most applicable material for polymer solar cells electrode is Indium Tin oxide (ITO). This material is brittle and consumes a lot of electrical energy for fabrication. Therefore, there is a large demand for the fabrication of polymer solar cell electrode. A lot of materials have been used as electrode in polymer solar cells e. g. graphene, carbon nano tube, conductive polymers and their nanocomposite with metallic and metal oxide structures. In this research we try to study the carbonic structures like graphene, and their composite with other materials used in polymer solar cell electrodes.
[1] Weickert, J., Dunbar, R.B., Hesse, H.C., Wiedemann, W. and Schmidt‐Mende, L.Nanostructured organic and hybrid solar cells. Advanced materials, 23(16), pp.1810-1828, 2011.
[2] Green, M.A. Solar cells: operating principles, technology, and system applications, 1982.
[3] Zhu, H., Wei, J., Wang, K. and Wu, D. Applications of carbon materials in photovoltaic solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells, 93(9), pp.1461-1470, 2009.
[4] Poortmans, J. and Arkhipov, V. eds. Thin film solar cells: fabrication, characterization and applications (Vol. 5). John Wiley & Sons, 2006.
[5] Liu, C., Yi, C., Wang, K., Yang, Y., Bhatta, R.S., Tsige, M., Xiao, S. and Gong, X. Single-junction polymer solar cells with over 10% efficiency by a novel two-dimensional donor–acceptor conjugated copolymer. ACS applied materials & interfaces, 7(8), pp.4928-4935, 2015.
[6]Park, H., Rowehl, J.A., Kim, K.K.,Bulovic, V. and Kong, J. Doped graphene electrodes for organic solar cells. Nanotechnology, 21(50), p.505204, 2010.
[7]Hecht, D.S., Hu, L. and Irvin, G. Emerging transparent electrodes based on thin films of carbon nanotubes, graphene, and metallic nanostructures. Advanced materials, 23(13), pp.1482-1513, 2011.
[8]K. Tanaka and S. Lijima, Carbon Nanotubes and Graphene, Elsevier,1-5, 2014.
[9] Liu, Z., Lau, S.P. and Yan, F. Functionalized graphene and other two-dimensional materials for photovoltaic devices: device design and processing. Chemical Society Reviews, 44(15), pp.5638-5679, 2015.
[10]Meenakshi, P., Karthick, R., Selvaraj, M. and Ramu, S. Investigations on reduced graphene oxide film embedded with silver nanowire as a transparent conducting electrode. Solar Energy Materials and Solar Cells, 128, pp.264-269, 2014.
[11]Zhang, Y.I., Zhang, L. and Zhou, C. Review of chemical vapor deposition of graphene and related applications. Accounts of chemical research, 46(10), pp.2329-2339, 2013.
[12]Huang, J.H., Fang, J.H., Liu, C.C. and Chu, C.W. Effective work function modulation of graphene/carbon nanotube composite films as transparent cathodes for organic optoelectronics. Acs Nano, 5(8), pp.6262-6271, 2011.
[13]Chang, H., Wang, G., Yang, A., Tao, X., Liu, X., Shen, Y. and Zheng, Z. A transparent, flexible, low‐temperature, and solution‐processible graphene composite electrode. Advanced Functional Materials, 20(17), pp.2893-2902, 2010.
[14]Lee, C.P., Lai, K.Y., Lin, C.A., Li, C.T., Ho, K.C., Wu, C.I., Lau, S.P. and He, J.H. A paper-based electrode using a graphene dot/PEDOT: PSS composite for flexible solar cells. Nano Energy, 36, pp.260-267, 2017.
[15]Uikey, P. and Vishwakarma, K. Review of zinc oxide (ZnO) nanoparticles applications and properties. International Journal of Emerging Technology in Computer Science & Electronics, 21(2), p.239, 2016.
[16]Brintha, S.R. and Ajitha, M. Synthesis and characterization of ZnO nanoparticles via aqueous solution, sol-gel and hydrothermal methods. IOSR J. Appl. Chem, 8(11), pp.66-72, 2015.
[17] Cho, S., Jang, J.W., Jung, A., Lee, S.H., Lee, J., Lee, J.S. and Lee, K.H. Formation of amorphous zinc citrate spheres and their conversion to crystalline ZnO nanostructures. Langmuir, 27(1), pp.371-378, 2010.