تأثیر کاروتنوئیدهای زعفران و آنتوسیانین‌های توت به عنوان حساس‌کننده‌های طبیعی بر عملکرد سلول‌های خورشیدی حساس‌شده با رنگ

این مطالعه اثر کاروتنوئیدهای زعفران و آنثوسیانین‌های توت‌سیاه به عنوان حس‌گرهای طبیعی بر فرآیند انتقال الکترون و عملکرد سلول‌های خورشیدی حساس‌شده با رنگدانه (DSSCs) را گزارش می‌کند. از یک روش استخراج ساده برای جداسازی رنگدانه‌های پایدار حاوی آنثوسیانین‌ها از توت‌سیاه و کاروتنوئیدها از زعفران استفاده شد و این رنگدانه‌ها در ساخت DSSCs به کار رفتند. عملکرد فتوولتائیکی سلول‌های ساخته‌شده اندازه‌گیری و نتایج با یکدیگر مقایسه شدند. در مورد رنگدانه طبیعی استخراج‌شده از توت‌سیاه، راندمان تبدیل ۲۹/۰٪ (Jsc ۰/۹ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع، Voc ۰/۴۵ ولت، ضریب پرشدگی ۰/۷۲) تحت نور خورشید (Am1.5) به دست آمد. علاوه بر این، برای اندازه‌گیری رفتار انتقال الکترون و تراکم الکترون در نواری رسانش TiO2 (ns)، از طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی استفاده شد. با توجه به وجود گروه‌های عاملی مؤثرتر در آنثوسیانین‌های استخراج‌شده از توت‌سیاه، تراکم بالاتر در نواری رسانش (۱۷×۱۰/۵/۶) و مقاومت کمتر در انتقال الکترون (۴۰ اهم) در مقایسه با کاروتنوئیدهای استخراج‌شده از زعفران به دست آمد.

This study reports the effect of saffron carotenoids and mulberry anthocyanins as natural sensitizers on electron transfer process and performance of dye-sensitized solar cells (DSSCs). A simple extraction method was used for separation of stable pigments containing anthocyanins from black mulberry and carotenoids from saffron and used in fabrication of DSSCs. Photovoltaic performance of fabricated DSSCs were measured and the results compared. A conversion efficiency of 0.29 % (Jsc 0.9 mA cm−2, Voc 0.45 v, fill factor 0.72) was obtained under sun (Am1.5) in the case of natural dye extracted from black mulberry. Furthermore, in order to measure electron transport behavior and electron density in the conduction band of TiO2 (ns), the electrochemical impedance spectroscopy was employed. According to the existence of more effective functional groups on anthocyanins extracted from black mulberry, the higher density in the conduction band (5.6 × 1017) and lower electron transport resistance (40 Ω) was obtained compared to the carotenoids extracted from saffron.