منصة الرسائل والاطاريح: دراسة تغيرات كفاءة الخلايا الشمسية عند طلائها بمخاليط بوليمرية مع صبغات نباتية

الخلاصة

في هذه الدراسة ، تم تحضير أغشية (PVA/ TiO2) بتركيزات مختلفة من ثنائي أكسيد التيتانيوم (0 ، 1 ، 2 ، 3٪ بالوزن) باستخدام عملية الطلاء الدوراني. ثم تم تحضير أربعة أغشية من ٪ بالوزن PVA+ TiO2 بأربع نسب مختلفة (1,2,3,4) مل من أصباغ التوت والزعفران والرمان ، بجهاز الدوران المغزلي 700دورة بالدقيقة لكل 10 ثانية بسمك 774 ± 3 نانومتر سمك للأفلام. أظهرت نتائج المجهر الضوئي تكوين شبكة من جزيئات TiO2 النانوية داخل البوليمر التي زادت من حركة الإلكترونات. سجل مطياف فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR) ذروة اهتزازية لتركيزات المتراكبات النانوية ، ولكن عند إضافتها 3٪ بالوزن TiO2 يقلل من أطياف FT-IR تشير ذروة نفاذية الأشعة تحت الحمراء إلى تحول في مواقع الذروة وخلق ذروة جديدة ، ويرجع ذلك إلى تفاعل PVA والصبغة. ظهرت الروابط المقترنة لسلاسل الأنثوسيانين والأنثوسيانيد والكاروتينويد التي لوحظت في التوت والرمان والزعفران على التوالي. لاحظت صور FE-SEM أن الشكل السطحي ل TiO2 تُظهر إنشاء مجموعات صغيرة من جزيئات الكروية الشكل ، بالإضافة إلى الشكل السطحي لتكتلات PVA/ TiO2 ذات الخصائص الشبيهة بالقرنبيط المسامية. تم اكتشاف أن المتراكبات النانوية لها شكل كروي وأحجام حبيبات تبلغ 45.26 نانومتر. من الصور يمكن ملاحظة أن الزيادة في حجم الجسيمات بسبب زيادة تركيز TiO2. تظهر المتراكبات النانوية )التوت والزعفران والرمان (PVA/ TiO2/أن الامتصاص يتزايد مع زيادة تركيز الأصباغ الطبيعية. أظهرت النتائج أن الامتصاص يتزايد مع زيادة تركيز الأصباغ الطبيعية من %(2-0.5). تمتص هذه الأفلام الضوء المرئي وفقًا لأطوالها الموجية ويمكن استخدامها كمستشعر ضوئي في الخلايا الشمسية. تتناقص النفاذية مع زيادة تركيز TiO2 ، وسجلت أعلى ذروة عند 81.9٪ في صبغ الزعفران. معامل الامتصاص له قيم عالية (α> 104 سم -1) ، مما يشير إلى أن الانتقال المباشر له احتمالية عالية. تقل فجوة الطاقة (3.58-3.64) مع زيادة تركيز TiO2 ، كما تم تسجيل أدنى فجوة طاقة ممكنة لصبغة الرمان (3.56 -3.66) الكترون فولت. تزداد الثوابت الضوئية بزيادة تركيز TiO2 ، كما تزداد بزيادة تركيز صبغة الزعفران والتوت وصبغات الرمان. تم الوصول إلى الموصلية الكهربائية (σd.c) بتركيز 2% (×10-64.81 و ×10-64.9 و6×10-6.4( (أوم.سم) -1 لأصباغ التوت والزعفران والرمان على التوالي. ترتفع الموصلية الكهربائية لمركبات النانو (التوت والزعفران والرمان/ (PVA / TiO2) مع زيادة درجة الحرارة. كما أنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بمحتوى الأصباغ الطبيعية. يمكن أن يُعزى الانخفاض في المقاومة الكهربائية إلى تجانس المركبات النانوية (PVA / TiO2) ((وجود عيوب قليلة) ، وهذا يؤدي إلى زيادة تركيز الإلكترونات الحرة وبالتالي انخفاض المقاومة. تظهر طاقة التنشيط انخفاضًا (0.29 -0.60)الكترون فولت مع زيادة تراكيز جزيئات TiO2 النانوية. كما تم تسجيل أقل طاقة تنشيط ممكنة لصبغة الرمان (0.54-0.19)الكترون فولت عند زيادة التركيز من (1 – 4) مل. تم عرض منحنيات I-V للوصلة المتغايرة SnO2/ p-Si في ظل ظروف الظلام والضوء. يزداد التيار الضوئي مع ارتفاع جهد التحيز. بعد إضافة طبقة من( التوت ، الزعفران ، وأصباغ الرمان (PVA / TiO2 / على سطح SnO2/ p-Si ، تزداد كفاءة الخلية الشمسية. تم تسجيل زيادة الكفاءة (ƞ) من )٪4.75-٪ 4.3) بعد الطلاء بالمتراكب النانوي (صبغة الرمان (PVA / TiO2 /). لذلك ، يمكن استخدام هذا الفيلم كغطاء للخلايا الشمسية.