Юқори сезгир бўЁҚли қуёш элементлари (dssc)ни тайёрлаш технологияси ва ишлаш принципи

Основная часть
Используется при изготовлении солнечных элементов DSSC материалы: При приготовлении солнечных элементов DSSC мы использовали следующие химические вещества и растворы. При приготовлении электродов солнечного элемента использовали диоксид титана (TiO₂) P90 с размером молекул 15 нм и (TiO₂) P25 с размером молекул 21 нм, полиэтиленгликоль (PEG), тритон -X100, стекло, выращенное на оксиде олова, легированное фтором (FTO), разработанного фирмой Sigma Aldrich, США и платиной (Pt), продукт Supelco Analytical, США.
Для приготовления электролита использовали полиметилметакрилат (PMMA), полиэтиленоксид PEO, диметилформамид (DMF), этиленкарбонат (EC) чистотой 98%, пропиленкарбонат (PC) чистотой 99%, тетрапропиламмониодид (TPAI) и йод (I₂). В качестве красителя использовали Ruthenium Ru (Ruthenizer) 535, разработанный американской компанией Supelco Analytical. Использовали растворы, разработанные в Малайзии: азотную кислоту (HNO₃) 69 % чистоты, растворенную в 99,5 % этаноле (C₂H₅OH) при pH=1.
Способ изготовления солнечных элементов DSSC.
Подготовка фотоэлектрода: фотоаноды были изготовлены из стекла, выращенного на основе оксида олова, легированного фтором (FTO). Для этого 0,5 граммадиоксид титана (TiO₂ P90) растворяли азотной кислотой (HNO₃) и капали на FTO. Его вращали при 2350 об/мин в течение 30 секунд для образования тонкой пленки на FTO. После этого нагревали в муфельной печи при 450°С в течение 0,5 часа. После этого диоксид титана TiO₂ типа Р25 растворяли азотной кислотой HNO₃, добавляли 0,1 г полиэтиленгликоля PEG, 1-2 капли тритона-Х100 и полировали 2-м слоем на стекле. Его нагревали до 450 ˚С в муфельной печи.
Приготовление гелевого полимерного электролита (GPE). Этот электролит использовался в производстве солнечных элементов. Для приготовления гелевого полимерного электролита (GPE): полиметилметакрилат (PMMA), йод (I2) и йодид тетрапропиламмония (TPAI) перед использованием сушат под вакуумом. Затем добавляли 0,02 г полиметилметакрилата (PMMA), 0,02 г полиэтиленоксида (PEO), 0,25 г этиленкарбоната (EC), 0,25 г пропиленкарбоната (ПК) и 0,0 г диметилформамида (DMF). g, получают тетрапропиламмониодид (TPAI) и йод (I2) в количествах, указанных в таблице 1. Сначала добавляли полиэтиленоксид (PEO) и полиметилметакрилат (PMMA) в заданных количествах с растворителем диметилформамид (DMFА) и перемешивали при 373 К до тех пор, пока смесь не становилась гомогенной. Затем к смеси добавляют этиленкарбонат (EC) и пропиленкарбонат (PC) в заданном количестве, к нему по отдельности добавляли иодид тетрапропиламмония (TPAI) в количествах, указанных в таблице 1, и снова перемешивали при 373 К. После охлаждения смеси до комнатной температуры добавляли порошок йода (I₂) в 10% растворе тетрапропиламмониодида (TPAI) и перемешивали в течение нескольких минут до гомогенности.
В таблице ниже показан состав йодида тетрапропиламмония (TPAI) и йода (I2) в различных электролитах:
Таблица 1.

Название образца	TPAI mобщ, %	TPAI, гр	I2, гр
Н1	8,33	0,05	0,005
Н2	16,67	0,1	0,01
Н3	25	0,15	0,015
Н4	33,3	0,2	0,02
Н5	41,67	0,25	0,025

Электролиты играют важную роль в транспорте заряда в DSSC. Для того чтобы привести электроны от электрода (катода) к красителю, ионизированному в фотоаноде, электролит должен иметь окислительно-восстановительную пару [4-8]. Для эффективного переноса заряда энергия свободных электронов должна соответствовать уровню Ферми слоя TiO₂. В этой работе для использования в электролите была выбрана пара из-за ее многочисленных преимуществ, описанных в литературе. [4-6,9].
Наиболее часто используемыми электролитами в DSSC являются жидкости, но в настоящее время в этих солнечных элементах используются гелевые полимерные электролиты (GPE) [6,10–12]. Использование гелевых полимерных электролитов (GPE) при изготовлении солнечных элементов DSSC позволяет избежать таких проблем, как коррозия электродов и испарение жидких электролитов, вызванных использованием жидких электролитов. Кроме того, GPE имеют хороший контакт с электродами, ионная проводимость выше по сравнению с твердыми полимерными электролитами, а полимерные электролиты обеспечивают длительную физико-химическую стабильность DSSC.
Помимо наличия в этих электролитах необходимой энергии свободных электронов, для достижения оптимальных характеристик важно наличие большого количества свободных электронов, повышающих электропроводность электролита, катионов, повышающих плотность тока и потенциал элемента. этих солнечных батарей.
Приготовление контурного электрода (катод): 1 мМ миллимолярный раствор платины (Pt) в соляной кислоте (HCl) при 523 К капают по всей поверхности электропроводящей поверхности стекла, выращенного из оксида олова, легированного фтором (FTO).
Крашение: 2,2 мг Ruthenizer 535 (рутений Ru) добавить в 10 мл этанола (C₂H₅OH), добавить к нему готовый фотоанод и перемешивали с помощью ультразвуковых волн в течение 20 минут в аппарате “Starsonic 18”.
Солнечный элемент DSSC изготавливается путем помещения электролита между фотоанодом и платиновым контурным электродом (катодом) в следующем порядке. Структуру этого элемента можно схематически описать следующим образом: стекло/FTO/TiO₂/краситель/GPE/Pt/TiO₂/стекло (рис. 1).

Рисунок 1. Компоненты солнечной батареи DSSC. 1 – выращенное стекло FTO, 2 – фотоанод, 3 – светочувствительная краска, 4 – электролит, 5 – противоэлектрод (катод).