بهبود بازدهی سلول خورشیدی حساس شده با رنگ با استفاده از رویکرد نوین لایه‌های چندرنگ‌دان‌ای

این مطالعه تأثیر دو روش ترکیبی متفاوت از رنگدانه‌های طبیعی شامل آنتوسیانین موجود در گلبرگ‌های زعفران و کلروفیل موجود در پوست گردو، به عنوان حسگرها، بر راندمان تبدیل فوتوالکتریکی سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ (DSSCها) را بررسی می‌کند. خصوصیات فوتوولتائیک کلروفیل و آنتوسیانین به‌طور جداگانه مطالعه شد و سپس در نسبت‌های برابر با یکدیگر مخلوط شدند تا خصوصیات فوتوولتائیک رنگ‌های ترکیبی مورد بررسی قرار گیرد.

روش اول، روش رایج مورد استفاده است و در روش دوم که در این مطالعه پیشنهاد شده است، رنگدانه‌ها به ترتیب ساختارهای مولکولی خود بر روی یکدیگر لایه‌گذاری می‌شوند.نتایج آزمایشی نشان داد که سلول خورشیدی حساس‌شده تنها با آنتوسیانین ولتاژ مدار باز (Voc) برابر با 0.397 ولت، چگالی جریان کوتاه‌مدار (Jsc) برابر با 2.32 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع، ضریب پرشدگی (FF) برابر با 0.71 و بازده تبدیل برابر با 0.66٪ را دارا بود. در سلولی که با کلروفیل حساس شده بود، این پارامترها به ترتیب برابر با 0.79 ولت، 0.939 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع، 0.71 و 0.528٪ بودند. سلول خورشیدی حساس‌شده با روش ترکیبی متداول کلروفیل و آنتوسیانین، Voc برابر با 0.72 ولت، Jsc برابر با 1.61 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع، FF برابر با 0.73 و بازده تبدیل برابر با 0.85٪ را نشان داد. در حالی که در سلولی که با ترکیب لایه‌ای کلروفیل و آنتوسیانین حساس شده بود، این پارامترها به ترتیب برابر با 0.71 ولت، 1.38 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع، 0.74 و 0.74٪ بودند.

نتایج نشان می‌دهند که ترکیب رنگدانه‌ها می‌تواند به طور قابل توجهی عملکرد سلول را بهبود بخشد، با این حال، روش ترکیب رنگدانه‌ها بر این بهبود تاثیر می‌گذارد.

This study investigates the eff ;ect of two diff ;erent combination methods of natural pigments including anthocyanin from saffron petals and chlorophyll from walnut shell, as sensitizers on the photoelectric conversion efficiency of dye-sensitized solar cells (DSSCs). The photovoltaic properties of chlorophyll and anthocyanin were separately studied and then were blended in a cocktail in equal proportions, by two different combination recipes, to study the photovoltaic properties of the mixed dyes.

The first method is the common used method, and in the second one which is proposed in this study, the pigments are layered on top of each other according to their molecular structures. The experimental results showed that the DSSC sensitized with solely anthocyanin exhibited an open-circuit voltage (Voc) of 0.397 V, short circuit current density (Jsc) of 2.32 mA/cm2, fill factor (FF) of 0.71 and conversion efficiency of 0.66%. In the cell sensitized with chlorophyll these parameters were 0.79 V, 0.939 mA/cm2, 0.71 and 0.528%, respectively. The DSSC sensitized with the common combination method of chlorophyll and anthocyanin exhibited Voc of 0.72 V, Jsc of 1.61 mA/cm2, FF of 0.73 and conversion efficiency of 0.85%. While in the cell sensitized with the layered combination of chlorophyll and anthocyanin these parameters were 0.71 V, 1.38 mA/cm2, 0.74 and 0.74%, respectively.

The results imply that the combination of pigments can meaningfully improve the cell performance, However the way of pigments combination affects this improvement.