تيتانيوم دي اكسيد آلايش يافته با نئوديميم به عنوان الكترود نوري سلولهاي خورشيدي

Neodymium Doped Titanium Dioxide as a Photoelectrode of Dye Sensitized Solar cells

در اين پژوهش اثر آلايش الكترود نوري استاندارد تيتانيوم دي اكسيد سلول هاي خورشيدي رنگدانه اي با يون نئوديميم با درصدهاي متفاوت (0، 0/8 و 2/4 درصد) مورد مطالعه قرار گرفت. تيتانيوم دي اكسيد و تيتانيوم دي اكسيد آلايش يافته با نئوديميم به روش هيدروترمال تهيه شده و آزمايش پراش اشعه ايكس ايجاد فاز آناتاز براي هر سه نمونه را نشان مي دهد. مشخصه يابي الكتريكي نمونه ها از طريق آزمايش مات - شاتكي نشان مي دهد كه با افزايش آلايش چگالي حامل هاي بار در تيتانيوم دي اكسيد افزايش مي يابد. نتايج حاصل از منحني هاي جريان ولتاژ سلول هاي خورشيدي رنگدانه اي ساخته شده نشان مي دهد كه آلايش سبب افزايش بازدهي سلول از 87/ 6% به 41/ 7% شده و بهينه ي درصد آلايش 0 0/8 درصد مولي است. نتايج مشخصه يابي سلول ها حاكي از آن است كه اين افزايش به دليل كاهش زمان ترابرد الكترون در لايه فعال الكترود نوري نمونه ي با 0/8 درصد آلايش به دليل جانشيني يون نئوديميم به جاي تيتانيوم در شبكه تيتانيوم دي اكسيد مي باشد. در مقدار آلايش بالاتر از 0/8 درصد، اين زمان به دليل افزايش ناخالصي و ايجاد نقايص افزايش مي يابد.

In this study, the influence of doping TiO2 photoelectrode of dye sensitized solar cells (DSSCs) by neodymium ion in various mol percentages (0, 0.8 and 2.4%) was investigated. Un-doped and neodymium doped titanium dioxide was synthesized by hydrothermal method and X-ray diffraction analysis exhibited anatase phase for all samples. Electrical characterization including Mott-schottky analyses shows that charge curriers density increased upon doping level enhancement. The DSSCs’ current-voltage curves indicated that in optimum level of doping of 0.8 mol%, overall conversion efficiency of cells improved from 6.87% to 7.41%. This improvement is due to the reduction of electron transport time in active medium of 0.8% doped photoelectrode because of substitution of neodymium instead of titanium in titanium dioxide lattice. The transport time enhanced for higher (than 0.8%) doping level due to impurity and defect increment.