{پایان نامه} – حساس‌کننده‌های طبیعی برای سلول خورشیدی بر پایه الکترولیت‌های پلیمری ژلی حاوی زوج اکسایش-کاهش یدید/تری‌یدید

الکترولیت‌های ژل پلیمری (GPE) بر پایه پلی‌وینیل الکل (PVA) حاوی یدید/تری‌یدید تهیه شده‌اند. دو نوع حلال به نام‌های دی‌متیل‌فرمامید (DMF) و دی‌متیل سولفوکسید (DMSO) در تهیه GPEها استفاده شده‌اند. GPEها عبارتند از (i) DMF/PVA/KI/I2، (ii) DMF/PVA/KI/I2/4-ترت-بوتیل‌پیریدین (TBP)، (iii) DMSO/PVA/KI/I2 و (iv) DMSO/PVA/KI/I2/TBP. رسانایی یونی GPEها در دماهای مختلف از اندازه‌گیری طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) تعیین شده است. پراش اشعه ایکس (XRD) و طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) برای تجزیه و تحلیل خواص ساختاری GPEها انجام شده است. تمام GPEها برای سلول خورشیدی حساس به رنگ (DSSC) با حساس‌کننده‌های طبیعی استخراج‌شده از منابع طبیعی مختلف مانند شاه‌توت، زغال‌اخته، تمشک و زعفران آزمایش شده‌اند. DSSCها با اندازه‌گیری J-V، EIS، طیف‌سنجی جریان نوری مدوله‌شده با شدت (IMPS) و طیف‌سنجی ولتاژ نوری مدوله‌شده با شدت (IMVS) مشخص شده‌اند. GPEهای بدون TBP رسانایی یونی (14.05±3.50) میلی‌زیمنس بر سانتی‌متر برای DMF GPE و (2.45±1.51) میلی‌زیمنس بر سانتی‌متر برای DMSO GPE را نشان می‌دهند. افزودن TBP رسانایی یونی GPE را با (11.99±6.84) میلی‌زیمنس بر سانتی‌متر برای DMF GPE و (2.98±1.35) میلی‌زیمنس بر سانتی‌متر برای DMSO GPE بهبود نمی‌بخشد. DSSCها با قرار دادن GPE بین فوتوآند و الکترود شمارنده پلاتین ساخته شده‌اند. فوتوآند با پوشش دو لایه TiO2 بر روی زیرلایه اکسید قلع آلاییده شده با فلوئور (FTO) به روش تیغه دکتر و حساس‌سازی با حساس‌کننده طبیعی تهیه شده است. DMF/PVA/KI/I2/TBP GPE بهترین عملکرد را در DSSC با سیستم رنگ آنتوسیانین نشان می‌دهد. بهترین عملکرد DSSC را می‌توان از طریق مقاومت انتقال بار، زمان انتقال الکترون و زمان بازترکیب الکترون به ترتیب از داده‌های EIS، IMPS و IMVS توضیح داد.

Polyvinyl alcohol (PVA) based gel polymer electrolytes (GPEs) containing iodide/triiodide have been prepared. Two types of solvents namely dimethylformamide (DMF) and dimethyl sulfoxide (DMSO) have been used in the preparation of the GPEs. The GPEs are (i) DMF/PVA/KI/I2, (ii) DMF/PVA/KI/I2/4-tert-butylpyridine (TBP), (iii) DMSO/PVA/KI/I2 and, (iv) DMSO/PVA/KI/I2/TBP. The ionic conductivity of GPEs at different temperatures have been determined from the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurement. X-ray diffraction (XRD) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) have been performed to analyze the structural properties of the GPEs. All GPEs have been tested for dye-sensitized solar cell (DSSC) with natural sensitizers extracted from different natural sources namely blackberry, blueberry, raspberry and saffron. DSSCs have been characterized with J-V measurement, EIS, Intensity modulated photocurrent spectroscopy (IMPS), and Intensity modulated photovoltage spectroscopy (IMVS). The GPEs without TBP shows the ionic conductivity of (14.05±3.50) mS cm-1 for DMF GPE and (2.45±1.51) mS cm-1 for DMSO GPE. The addition of TBP does not improve the ionic conductivity of the GPE with (11.99±6.84) mS cm-1 for DMF GPE and (2.98±1.35) mS cm-1 for DMSO GPE. DSSCs have been fabricated by sandwiching GPE in between photoanode and platinum counter electrode. The photoanode has been prepared by coating two layers of TiO2 on fluorine doped tin oxide (FTO) substrate via doctor blade method and sensitized with natural sensitizer. DMF/PVA/KI/I2/TBP GPE exhibit the best performance in DSSC with anthocyanin dye system. The best performance of DSSC can be explained via the charges transfer resistance, electron transfer time and electron recombination time from the EIS, IMPS and IMVS data respectively.