“ارزیابی عملکرد رنگزاهای طبیعی بومی as photosensitizer در سلول‌های خورشیدی حساس‌شده با رنگزا “

در این مقاله، اثربخشی رنگدانه‌های طبیعی وحشی به عنوان حساس‌کننده در ساخت سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ (DSSCs) مورد بررسی قرار گرفت. رنگدانه‌های طبیعی از گل زعفران (Crocus sativus)، پیاز قرمز (Allium cepa L)، مالو (Malva sylvestris) و اورگانو (Origanum vulgare) با استفاده از روش استخراج حلالی استخراج شد. بر اساس نتایج UV-Vis، راه‌حل‌های استخراج شده نشان‌دهنده وجود رنگدانه‌های آنتوسیانین یا کلروفیل‌ها بودند که رنگدانه‌های عالی مورد نیاز برای تولید حامل‌های بار در فرآیند برداشت انرژی از نور خورشید هستند.

اثربخشی تمام حساس‌کننده‌ها با استفاده از ولتامتری چرخه‌ای و آزمایش‌های ولتاژ-جریان مدار باز DSSCs ساخته شده ارزیابی شد. عملکرد فوتوولتائیک DSSCs از نظر کارایی، جریان، ولتاژ و عوامل پرکننده تحت روشنایی استاندارد AM 1.5G با شدت تابش مورد بررسی قرار گرفت.نتایج نشان داد که کارایی تبدیل فوتوالکتریک DSSC‌های ساخته شده تقریباً کمتر از ۲٪ بود، در حالی که ولتاژ مدار باز و چگالی جریان کوتاه‌مدت به ترتیب از ۰.۴۳ تا ۰.۵۵ ولت و ۰.۴۵–۰.۵۴ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع بود. سطح انرژی مناسب LUMO و شکاف باند این رنگدانه‌های استخراج شده به آنها این امکان را می‌دهد که به عنوان حساس‌کننده‌های کارآمد در DSSC‌های ساخته شده استفاده شوند.

بنابراین، به‌دلیل وجود گروه‌های کربونیل و هیدروکسیل در ساختار شیمیایی رنگدانه‌ها، این امکان را برای آنها فراهم می‌کند که به لایه متصل شوند و در نتیجه انتقال الکترون را بهبود بخشند و کارایی تبدیل انرژی DSSC ساخته شده را افزایش دهند.

“In this paper, the efficacy of wild natural dyes as the sensitizer was investigated for the fabrication of natural dye-sensitized solar cells (DSSCs). The natural pigments were extracted from Crocus sativus (Saffron), Allium cepa L (red onion), Malva sylvestris (Mallow), and Oregano (Origanum vulgare) using solvent extraction method. Based on the UV–vis results, the extracted solutions have been shown to contain anthocyanin or chlorophylls pigments, which are excellent pigments required for the charge-carriers generation in the energy harvesting process from the sunlight.

The efficacy of all sensitizers has been evaluated using the cyclic voltammetry and current-voltage open circuit experiments of the fabricated DSSCs. The photovoltaic performance of DSSCs in terms of efficiency, current, voltage, and filling factors was performed under standard illumination of AM 1.5G having an irradiance of The results showed that the photoelectric conversion efficiency of the fabricated DSSCs were nearly less than 2%, while the open-circuit voltage and short-circuit current density were from 0.43 to 0.55 V and 0.45–0.54 mAcm-2, respectively. The appropriate LUMO energy level and the band-gap of these extracted dyes would enable them to become efficient sensitizer for utilizing in fabricated DSSCs.

Therefore, due to the existence of carbonyl and hydroxyl groups in dye’s chemical structures, it enable them to bind to the layer, consequently, improve the electron transfer, and enhance the energy conversion efficiency of the fabricated DSSC.”