Оптимізація ефективності сонячних елементів, сенсибілизованих барвниками, за допомогою легування TiO2/CuS: вплив зміни внутрішніх параметрів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.310454Ключові слова:
фотоанод, сенсибілізовані барвниками сонячні елементи, ефективність, зміна внутрішніх параметрів, рухливість електронівАнотація
Сенсибілізовані барвниками сонячні елементи привернули значний інтерес дослідників завдяки своїй напівпрозорості, простоті виготовлення, економічній ефективності та екологічності. Це дослідження зосереджено на підвищенні ефективності чутливих до барвника сонячних елементів шляхом легування діоксиду титану сульфідом міді та зміною внутрішніх параметрів, таких як концентрація, товщина та температура. Основною проблемою, яку розглядають, є низька рухливість електронів діоксиду титану, що обмежує його ефективність як фотоанода. Використовуючи методи моделювання, це дослідження проаналізувало продуктивність сенсибілізованих барвником сонячних елементів за різних умов легування. Результати показали, що найвища ефективність 8,18 % була досягнута при концентрації TiO2/CuS 0,3 %. Оптимальна товщина фотоанода була приблизно 3 мкм, ефективність 8,33 %. Зміни температури в діапазоні (275 K, 300 K і 325 K) призвели до значень ефективності 13,94 %, 15,06 % і 16,18 % відповідно. Ці висновки вказують на те, що цілеспрямоване легування та точний контроль внутрішніх параметрів можуть значно підвищити продуктивність сонячних елементів на основі діоксиду титану, сенсибілізованих барвником. Підвищення ефективності пояснюється підвищеною рухливістю електронів і кращими структурними та морфологічними характеристиками фотоанода з легованого діоксиду титану. Це дослідження дає цінну інформацію про розробку більш ефективних і стійких сонячних елементів, чутливих до барвників. Практичні наслідки цих результатів є значущими для просування чутливих до барвника сонячних елементів як життєздатної альтернативи звичайним сонячним елементам, сприяючи глобальним зусиллям подолання енергетичної кризи, забезпечуючи економічно ефективне та екологічно чисте джерело енергії
Посилання
- Grätzel, M. (2004). Mesoscopic Solar Cells for Electricity and Hydrogen Production from Sunlight. Chemistry Letters, 34 (1), 8–13. https://doi.org/10.1246/cl.2005.8
- Fajar, M. N., Hidayat, R., Triwikantoro, T., Endarko, E. (2019). Penggunaan Komposit Layer TiO2 / SnO2 sebagai Fotoanoda pada Dye Sensitized Solar Cell. Jurnal Fisika Dan Aplikasinya, 15 (1), 17. https://doi.org/10.12962/j24604682.v15i1.4487
- Hardeli, H., Suwardani, S., Riky, F. T., Maulidis, S. (2013). Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC) Based TiO2 Nanopore Uses Anthocyanin from Various Source Experience. Proceedings Semirata FMIPA University of Lampung, 155–161.
- Gupta, A., Sahu, K., Dhonde, M., Murty, V. V. S. (2020). Novel synergistic combination of Cu/S co-doped TiO2 nanoparticles incorporated as photoanode in dye sensitized solar cell. Solar Energy, 203, 296–303. https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.04.043
- Dhonde, M., Sahu, K., Murty, V. V. S., Nemala, S. S., Bhargava, P. (2017). Surface plasmon resonance effect of Cu nanoparticles in a dye sensitized solar cell. Electrochimica Acta, 249, 89–95. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.07.187
- Fadilla, J., Dahlan, D. (2020). Synthesis of Copper-Silver Double Doped Titanium Dioxide Coating for Dye Sensitized Solar Cell Photoanode Applications. Journal Physics of Unand, 9 (3), 415–420.
- Mahmoud, M. S., Akhtar, M. S., Mohamed, I. M. A., Hamdan, R., Dakka, Y. A., Barakat, N. A. M. (2018). Demonstrated photons to electron activity of S-doped TiO 2 nanofibers as photoanode in the DSSC. Materials Letters, 225, 77–81. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.04.108
- Zhou, L., Wei, L., Yang, Y., Xia, X., Wang, P., Yu, J., Luan, T. (2016). Improved performance of dye sensitized solar cells using Cu-doped TiO2 as photoanode materials: Band edge movement study by spectroelectrochemistry. Chemical Physics, 475, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2016.05.018
- Wang, X., Zhang, Z., Qin, J., Shi, W., Liu, Y., Gao, H., Mao, Y. (2017). Enhanced Photovoltaic Performance of Perovskite Solar Cells Based on Er-Yb Co-doped TiO2 Nanorod Arrays. Electrochimica Acta, 245, 839–845. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.06.032
- Supriyanto, E., Alviati, N., Kartikasari, H. A., Rohman, L., Triyana, K. (2019). Simulation of Electron Diffusion Coefficient Interpretation on the Optimum Thickness of TiO2 Photoanode in Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 515, 012058. https://doi.org/10.1088/1757-899x/515/1/012058
- Supriyanto, E., Ni’mah, L., Sujito, S., Alviati, N., Dikayanti, A., Sutjipto, A. G. E. (2023). Optimization of TiO2/Ag photoanode thickness for improvement dye-sensitized solar cell (DSSC) performance with simulation method. THE PHYSICS OF SURFACES: Aspects of the Kinetics and Dynamics of Surface Reaction. https://doi.org/10.1063/5.0118273
- Das, M., Das, D., Sil, S., Ray, P. P. (2023). Development of hierarchical copper sulfide–carbon nanotube (CuS–CNT) composites and utilization of their superior carrier mobility in efficient charge transport towards photodegradation of Rhodamine B under visible light. Nanoscale Advances, 5 (14), 3655–3663. https://doi.org/10.1039/d3na00204g
- Seo, H., Nam, S.-H., Itagaki, N., Koga, K., Shiratani, M., Boo, J.-H. (2016). Effect of sulfur doped TiO2 on photovoltaic properties of dye-sensitized solar cells. Electronic Materials Letters, 12 (4), 530–536. https://doi.org/10.1007/s13391-016-4018-8
- Herz, L. M. (2017). Charge-Carrier Mobilities in Metal Halide Perovskites: Fundamental Mechanisms and Limits. ACS Energy Letters, 2 (7), 1539–1548. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.7b00276
- Safriani, L., Ahmadani, R. (2021). Efek penambahan rgo pada fotoanoda TiO2 terhadap performa sel surya tersensitasi dye. Jurnal Material Dan Energi Indonesia, 11(01), 01. https://doi.org/10.24198/jme.v11i01.35039
- Sengupta, D., Das, P., Mondal, B., Mukherjee, K. (2016). Effects of doping, morphology and film-thickness of photo-anode materials for dye sensitized solar cell application – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 60, 356–376. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.104
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Edy Supriyanto, Moh. Nawafil, Agus Subekti
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
