پیشینه تحقیق سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگدانه و نقاط کوانتومی و ساختار آن دارای ۴۹ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

فصل ۱-مقدمه و سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگدانه۵
۱-۱-مقدمه۵
۱-۲-سلول های خورشیدی رنگدانه ای و ساختار کلی آن ها۷
۱-۲-۱-فتوآند۸
۱-۲-۲-الکترولیت اکسایشی – کاهشی۱۰
۱-۲-۳-الکترود کاتد۱۰
۱-۲-۴-مکانیسم انتقال بار در سلولهای حساس شده با رنگدانه۱۰
۱-۲-۵- فرآیند های تزریق، انتقال و بازترکیب در سلولهای رنگدانهای۱۱
۱-۳-نتیجهگیری۱۲
فصل ۲-سلولهای خورشیدی حساس شده با نقاط کوانتومی و مروری بر پیشینه تحقیقات۱۴
۲-۱-مقدمه۱۴
۲-۲-مفهوم نقاط کوانتومی۱۴
۲-۳-عوامل کاهش بازده در سلولهی خورشیدی تک پیوند۱۵
۲-۴-رویکردهای متفاوت با بهره گرفتن از ویژگیهای نقاط کوانتومی در طراحیQDSSCs16
۲-۴-۱-تنظیم گاف انرژی در نقاط کوانتومی۱۶
۲-۴-۲-اثر حاملهای داغ۱۷
۲-۴-۳-تولید چندین جفت الکترون-حفره (اکسایتون)۱۹
۲-۴-۴-سلولهای خورشیدی با نوار میانی۲۱
۲-۵-سلولهای خورشیدی بر پایهی نقاط کوانتومی (QDSSCs)21
۲-۵-۱-ساختار و اصول عملکرد سلول های خورشیدی بر پایهی نقاط کوانتومی۲۳
۲-۵-۲-اجزای مختلف سلول خورشیدی بر پایه نقاط کوانتومی۲۴
۲-۵-۲-۱-الکترود آند۲۴
۲-۵-۲-۲-نقاط کوانتومی به عنوان حساس کننده و جاذب نور۲۴
۲-۵-۲-۳-الکترولیت اکسایشی کاهشی پلی سولفید۲۷
۲-۵-۲-۴-الکترود مقابل۲۸
۲-۵-۳-برهمکنشهای انتقال و عبور الکترون-حفره در سلول های خورشیدی بر پایه نقاط کوانتومی۲۹
۲-۶-مقایسهی سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگدانه و نقاط کوانتومی۳۱
۲-۶-۱-تفاوتهای ساختاری  و زمان انتقال بار در DSSCs و SSSCs32
۲-۷-مروری بر نقاط کوانتومی به کار برده شده در QDSSCs به عنوان حساس کننده۳۸
۲-۸-مروری بر کاتدهای به کار برده شده در QDSSCs41
۲-۹-نتیجهگیری۴۳
۲-۱۰-فهرست مراجع۴۴

منابع

A. J. Nozik, “Multiple exciton generation in semiconductor quantum dots,” Chemical Physics Letters, vol. 457, pp. 3-11, 2008.

A.J. Nozik, ” Quantum dot solar cells,” Physica E, vol. 14, pp. 115 – ۱۲۰, ۲۰۰۵٫

T. Takagahara , K. Takeda, “Theory of the quantum confinement effect on excitons in quantum dots

of indirect-gap materials “,J.Phys. Rev. B ,Vol. 46, pp.15578 – ۱۵۵۸۱, ۱۹۹۲٫

A. L. Rogach, L. Katsikas, A. Kornowski, D. Su, A. Eychm_ller, H. Weller, Ber. Bunsen ,”Synthesis and characterization of Thiol Stabilized CdTe nanocrystals”,J. Phys. Chem. , 100, pp.1772 – ۱۷۷۸, ۱۹۹۶٫

M. C. Beard, A. G. Midgett, M. Law, O. E. Semonin, R. J. Ellingson, A. J. Nozik, Nano Lett. ,Vol.9,pp. 836 –۸۴۵, ۲۰۰۹٫

S. Ruhle, M. Shalom, A. Zaban, “Quantum-dot-Sensitized-soar cells”, J. ChemPhysChem Rev ,vol. 11,pp. 2290 – ۲۳۰۴, ۲۰۱۰٫

M. H. Yeh, et al., “Conducting polymer-based counter electrode for a quantum-dot-sensitized solar cell (QDSSC) with a polysulfide electrolyte,” J.Electrochimica Acta,  pp. 277-284, 2011.

M. Kouhnavard , S.Ikeda , N.A.Ludin , N.B.AhmadKhairudin , B.V.Ghaffari , M.A.Mat-Teridi , M.A.Ibrahim , S.Sepeai , K.Sopian, “A review of semiconductor materials as sensitizers for quantum dot-sensitized solar cells “, J. RenewableandSustainableEnergyReviews, Vol.37, pp. 397–۴۰۷ , ۲۰۱۴٫

L. J. Diguna, Q. Shen, J. Kobayashi, T. Toyoda, “High efficiency of CdSe quantum dot sensitized TiO2 inverse opal solar cells,” Applied Physics Letters, vol. 91, pp. 023116, 2007.

B. Barcelo´, et. al., “Chapter 1 Recent Progress in Colloidal Quantum Dot-Sensitized Solar Cells.” PP.10-13, 2007.

Ru¨hle, S., Shalom, M., Zaban, A., “Quantum-dot-sensitized solar cells.”J. Chemphyschem ,Vol.11, PP.

۲۲۹۰–۲۳۰۴ ,۲۰۱۰٫

Choi Youngwoo,Seol Minsu,Kim Wooseok,Yong Kijung. “Chemical bath deposition of stoichiometric CdSe quantum dots for efficient quantum-dot- sensitized solar cell application” ,J .PhysChem C, Vol. 118, PP.5664–۷۰, ۲۰۱۴٫

S. Gorer, G. Hodes, “Quantum size effects in the study of chemical solution deposition mechanisms of semiconductor films”, J. Phys. Chem. , Vol. 98, PP. 5338 –۵۳۴۶, ۱۹۹۴٫

Sven R_hle, Menny Shalom, and Arie Zaban, “Quantum-Dot-Sensitized Solar Cells” ,J.

فصل ۱-   مقدمه و سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگدانه

۱-۱-    مقدمه

کنترل گرمایش جهانی و جلوگیری از افزایش بیش از حد دمای کرهی زمین یکی از موضوعات چالش برانگیز قرن بیست و یکم میباشد. محدود کردن افزایش دمای کره زمین در حد ۲ درجه سانتی گراد به نحوهی استفاده از سوختهای فسیلی بستگی دارد، زیرا گازهای ناشی از سوختهای فسیلی به خصوص گاز دی اکسید کربن (CO₂) مانع از تبادل حرارتی جو زمین با خارج شده و گرما داخل جو محبوس میشود به همین دلیل این شرایط به فرآیند تولید گازهای گلخانهای شهرت یافته که افزایش آب و هوای زمین را در پی داشته است. بالا رفتن دمای کره زمین باعث بروز تغییر در آب و هوا میشود. بخش اعظم انتشار این گازها ناشی از استفادهی بیرویهی منابع انرژی فسیلی از جمله زغال سنگ، نفت و گاز توسط کشورهای توسعه یافته و صنعتی میباشد. این منابع اولیهی انرژی نه تنها باعث تغییرات آب وهوا بلکه سلامت انسان و اکوسیستم را نیز در معرض خطر قرار میدهد. از سوی دیگر منابع انرژی جهان محدود هستند و به طور یکنواختی توزیع نشدهاند. همهی اینها باعث میشود بشر به سمت منابع تجدید پذیر انرژی از جمله آب، باد، بیومس [۱] و انرژی خورشیدی سوق یابد.

در حالی که منابع انرژی در آینده میبایست ترکیبی از این منابع باشد، انرژی خورشیدی به تنهایی ۱۰۰۰۰ برابر مصرف روزانهی سیارهی ما را تأمین می کند. خورشید معادل ۱۰^۲۴×۳ ژول انرژی در سال به سیارهی ما میدهد، بنابراین با پوشش دادن تنها % ۱/۰ از سطح زمین با سلولهای خورشیدی با بازدهی % ۱۰ نیاز فعلی بشر به انرژی تأمین می شود، اما استفادهی گسترده از این نوع انرژی نیازمند تکنولوژی برتر و تخمین صرفه اقتصادی میباشد.

البته انرژی خورشیدی با محدودیتهایی نیز رو به رو است از جمله غیر پیوسته بودن و پراکندگی این منبع؛ زیرا حرکت زمین موجب عدم تداوم نور خورشید در ۲۴ ساعت شبانه روز میباشد، همچنین نقاط جغرافیایی مختلف به یک میزان از این انرژی بهره نمیبرند مثلاً در کشورهایی مانند فنلاند و سوئد که آفتابگیر نیستند، این انرژی غیر کاربردی میشود. علاوه بر این ذخیرهسازی و انتقال انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ مستلزم سرمایهگذاری وسیعتر میباشد.

بهرهبرداری از این انرژی نیازمند رسیدن به تکنولوژی و صنعت فوتوولتائیک که تولیدکنندهی انواع  سلولهای فوتوولتائیک است، میباشد. این سلولها تبدیلکنندهی مستقیم انرژی خورشیدی به  انرژی الکتریکی هستند. این سلولها به دلیل عدم نیاز به اجزای متحرک؛ هزینهی نگهداری پایینی دارند و به همین دلیل جهت کاربردهای بلند مدت مورد توجه قرار گرفتهاند.

امروزه صنعت از سلولهای نیمه هادی فوتولتائیک در محصولات مصرفی مانند: ساعتهای خورشیدی، ماشین حسابها، اسباببازیها و غیره یا مونتاژ شدهی این سلولها در ماژولهای خورشیدی استفاده میکند. سلولهای خورشیدی فوتوولتائیک بسته به نوع تکنولوژی به کار برده شده در ساختشان به سه نسل تقسیم میشوند:

نسل اول: رایجترین سلولهایی هستند که در مصارف صنعتی و خانگی  مورد استفاده قرار میگیرند و از ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی و چند کریستالی ساخته میشوند که حدود % ۸۵ از سهم بازار را به خود اختصاص دادهاند. خلوص بالای کریستال های سیلیکون مورد نیاز و همچنین دمای بالا هنگام ساخت و مقادیر زیاد ماده مورد نیاز جهت ساخت این سلولها پارامترهای تعیین کننده در تخمین هزینهی این سلولها هستند. بازده این سلولها به شدت به زاویهی تابش نور فرودی وابسته است بنابراین در تولیدات تجاری علاوه بر بازده، هزینه نصب و نگهداری پنلها هم مهم است و همهی عوامل باید با هم بهینه شوند. هم اکنون شرکتهای تجاری در راستای کاهش هزینه تمام شده به کمتر از ۱ دلار به ازای هر وات و تولید پنلهای سبکتر و انعطافپذیرتر حرکت می کنند.

نسل دوم: به علت هزینهی ساخت بالا، ویفرهای سیلیکونی به سرعت با سلولهای نسل دوم جایگزین شدند. این سلولها بر اساس تکنولوژی فیلمهای لایه نازک میباشند که بر پایهی سیلیکون آمورف، کادمیوم تلوراید (CdTe) ،مس ایندیم سلنید(CIS) و مس ایندیم گالیم سلنید(CIGS)  ساخته میشوند که معمولاً بین یک زیر لایهی شفاف رسانا و الکترود کاتد پوشش داده میشوند. این سلولها % ۱۵ بازار تجاری را شامل میشود.

حد ترمودینامیکی بازدهی تبدیل نور به الکتریسیته برای سلولهای فوتوولتائیک با تک پیوند p-n (نسل اول و دوم) تحت تابش استاندارد AM1.5 G  برابر % ۹/۳۲ میباشد. که این حد ، حد شاکلی کوئیزر [۲] نامیده میشود که از این واقعیت سرچشمه میگیرد که فوتونهایی  با انرژی کمتر از شکاف انرژی جذب نمیشوند و فوتونهایی با انرژی بالاتر از شکاف انرژی، انرژی اضافه (E_photon-E_gap) را به صورت گرما ساطع میکنند.

۱-۱-    سلول های خورشیدی رنگدانه ای و ساختار کلی آن ها

این سلولها اولین بار در سال۱۹۹۱ توسط گراتزل و همکارانش ساخته شد که از نوع سلولهای فتو الکتروشیمیایی هستند و شامل فتوآند، الکترولیت اکسایشی–کاهشی و الکترود کاتد میباشد.

در این سیستم، لایهای متخلخل از ذرات نانومتری وجود دارد که معمولاً از نانوساختار دی اکسید تیتانیوم (TiO₂) استفاده میشود اما اکسیدهای دیگر با گاف انرژی مشابه مانند ZnO ، SnO₂ ،Nb₂O₅  نیز مورد بررسی قرار گرفتهاند.[[i]–[ii]–[iii]–[iv]–[v]]

در این سلولها تک لایهای از رنگ روی سطح لایهی نانوکریستالی جذب می شود. بر اثر تابش، مولکول رنگدانه برانگیخته شده و این برانگیختگی به تزریق یک الکترون به باند هدایت TiO₂ و ایجاد حفرهای در رنگدانه میانجامد که به آن فرایند تزریق[۱] میگویند سپس رنگدانه با گرفتن الکترون از الکترولیت احیا شده و به حالت پایه باز میگردد (فرآیند احیای رنگدانه[۲]) .الکترولیت که شامل یک جفت اکسایش-کاهش [۳] یدید/تری یدید حل شده در یک حلال آلی میباشد با ورود الکترون از الکترود مقابل احیا شده  و مدار الکتریکی با انتقال الکترون در مدار خارجی کامل می شود.

احیای رنگ( حساس کننده) توسط الکترولیت، مانع گیر افتادن دوبارهی الکترون تزریقی به TiO₂ توسط رنگ اکسید شده میشود. ولتاژ تولید شده در این سلول متناسب با اختلاف سطح فرمی الکترون نیمه هادی و پتانسیل اکسایش-کاهش الکترولیت است. شکل ‏۱‑۱سطوح انرژی اجزای مختلف یک سلول خورشیدی رنگدانهای را نشان میدهد. در ادامه اجزای این سلولها به تفضیل شرح داده میشود:

۱-۲-۱-فتوآند

جهت ساخت فتوآند در این سلولها از نیمه رساناها استفاده میشود. نیمه رساناها معمولاً در معرض الکترولیت و تابش نور پایداری خوبی دارند ولی بیش تر نیمه رساناها به علت گاف انرژی نسبتاً زیادی که دارند، نمیتوانند نور مرئی را به اندازه کافی جذب کنند بنابراین نیمه رساناهایی مانند نانو ساختارهای تیتانیوم اکسید (TiO₂) و اکسید روی (ZnO) با پوششی از رنگدانه های آلی که میتوانند بخشی از نور مرئی خورشید را جذب کنند در این سلولها به کار میرود. رنگدانهها در واقع نوعی مولکولهای آلی حساس به نور هستند. ویژگی خاص مولکولهای این نوع رنگدانه وجود ترازهای [۴]HOMO و LUMO [5]در آنهاست که امکان آزاد شدن الکترون و انتقال آن به TiO₂  را ممکن می سازد .

مؤثرترین و متداولترین رنگدانههایی که در این نوع سلولها به کار می روند و توسط گروه گراتزل ساخته شده اند، کمپلکسهای روتنیوم و اسمیوم میباشند که از طریق گروه کربوکسیلی فسفاتی و هیدروکسیلی به سطح TiO₂  متصل می شوند. در بین رنگدانه های مختلف ، مهم ترین نوع تجاری آن ها N719 ، Z907 ، N3 هستند.

[۱] .Injection

[۲] .Regeneration

[۳] .Redox

[۴] .High Occupied Molecular Orbital

[۵] . Low Unoccupied Molecular Orbital

[۱] .Bio Mass

[۲] . Shockley–Queisser

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.