Boya(n719)- zno filmlerinin sentezi ve fotoelektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Boya duyarlı güneş pilleri (BDGP) için yüksek verimli 3 boyutlu ZnO nanofiber (NF) fotoanot, Zn(NO3)2, KCl, NaCH3COO ve Na3C6H5O7 içeren 75oC sıcaklıktaki çözeltiden indiyum kalay oksit substrat üzerinde tek basamaklı ve çekirdek tabakası içermeyen elektrodepozisyon yöntemiyle sentezlenmiştir. Söz konusu çözeltide destekleyici elektrolit olarak kullanılan KCl'nin, NO3-'nin indirgenmesine ve Zn2+'nın difüzyonuna katkı sağlarken CH3COO- and C6H5O73- anyonlarının ise ZnO'nun seçici olarak c-ekseni dışında büyümesini sağladıkları tespit edilmiştir. Fotoelektrokimyasal sonuçlara göre ZnO NF tabanlı BDGP'nin (% 3,78) nano ağ (NA) (% 1,36), nano çubuk (NÇ) (% 2,18) ve mikro plaka (MP) (% 2,55) yapısındaki ZnO'lardan yapılmış BDGP'lere göre en yüksek enerji dönüşüm verimini verdiği belirlenmiştir. Söz konusu ZnO NF'nin gösterdiği yüksek verimin yüksek miktarda boya adsorplayabilmesinden, etkin ışın saçabilme kapasitesinden ve doğrudan elektron transferi sağlayan yapısından kaynaklandığı düşünülmektedir. Sonuç itibariyle ZnO NF yapısının BDGP'ler için etkin bir fotoanot olabileceği tespit edilmiştir.

A highly efficient ZnO photoanode consisting of three-dimensional (3D) nanofiber (NFs) for dye-sensitized solar cells (DSSCs) was synthesized by a onestep and seed-layer-free electrodeposition on a indium-tin-oxide (ITO) substrate at 75ºC in a solution containing Zn(NO3)2, KCl, NaCH3COO, and Na3C6H5O7. In this solution, KCl as the supporting electrolyte promotes reduction of NO3- and diffusion of Zn2+ and CH3COO- and C6H5O73- anions as the capping agents selectively inhibit the ZnO growth along the c-axis. The photoelectrochemical results revealed that the DSSC based on ZnO NFs has the highest power conversion efficiency (3.78%) in comparison with those of the DSSCs based on nanosheets (1.36%), nanorods (2.18%), and microplates (2.55%). It can be attributed to the large dye adsorption amount, efficient light scattering and direct electron transfer networks, hence leading to a significant improvement of solar cell performance. Therefore, the ZnO NFs structure can be considered as a promising and efficient photanode for DSSCs.