مروری بر الکترولیت‌های پلیمری سلول‌های خورشیدی حساس با رنگینه

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی

2 هیات علمی/ موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش

چکیده

امروزه بحران انرژی از مهم‌ترین دغدغه‌های بشر است. با رشد روزافزون جمعیت، نیاز به انرژی پایدار و کم‌خطر بیش از پیش احساس می‌شود. از منابع دردسترس و تجدیدپذیر انرژی، خورشید است. برای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی از سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شود. تاکنون سلول‌های خورشیدی تهیه‌شده به سه نسل کلی سیلیکونی، لایه‌نازک و نسل سوم تقسیم می‌شوند. سلول‌های خورشیدی حساس‌شده به رنگینه، طبقه مهمی از نوع نسل سوم بوده که دارای پنج جزء اصلی شامل الکترود آند، ماده رنگینه، اکسید فلزی، الکترولیت و الکترود مقابل است. الکترولیت‌ها جزء مهمی در سلول‌های خورشیدی حساس‌شده به رنگینه بوده که نقش تامین الکترون رنگینه را برای بازگشت به حالت پایه دارند. الکترولیت‌های استفاده‌شده در سلول‌های خورشیدی به دو طبقه مایع و پلیمری تقسیم می‌شوند. الکترولیت‌های پلیمری، فناوری درخور توجهی برای افزایش پایداری سلول‌های خورشیدی حساس‌شده با رنگینه هستند. الکترولیت‌های پلیمری به چهار طبقه پلیمرهای گرمانرم و گرماسخت، کامپوزیت‌ها و مایع‌های یونی پلیمری تقسیم می‌شوند. هدف از این مقاله، معرفی و تشریح انواع الکترولیت‌های پلیمری شامل مواد، اجزا و اتصال آن‌هاست. درنهایت، مختصری درباره عملکرد و چشم‌انداز الکترولیت‌های پلیمری در ساختار سلول خورشیدی بحث می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An Overview on Polymer Electrolytes for Dye-sensitized Solar Cells

نویسنده [English]

  • Mozhgan Hosseinnezhad 1
1 Academic Staff
چکیده [English]

Today's energy crisis is one of the most important concerns of mankind. As the population grows, the need for sustainable and low-risk energy is felt more and more. One of the most accessible and renewable sources of energy is the sun. Solar cells are used to convert solar energy to electrical energy. So far, solar cells have been divided into three generations of silicon solar cells, thin-film solar cells, and third generation solar cells. Dye-sensitized solar cells, also known as an important category of third-generation solar cells, have five main components, including the anode electrode, dye, metal oxide, electrolyte, and counter electrode. An important component in dye-sensitized solar cells (DSSCs), electrolytes, is the role of dye electron supply to return to the ground state. Electrolytes used in dye-sensitized solar cells are divided into two classes of liquid and polymer electrolytes. Polymer electrolytes are an interesting technology for increasing of fastness of dye-sensitized solar cells. There are four main kinds of polymer electrolytes as thermoplastic polymers, thermosetting polymer, composites and ionic liquid polymers. The aim of this article is introduce and describe the components of the polymer electrolytes including materials and components. Finally, some brief performance and general perspectives on polymer electrolytes are presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • dye-sensitized solar cell
  • polymer electrolyte
  • gel electrolyte
  • efficiency
  • liquid electrolyte
1.
Kumavat P.P., Sonar P., and Dalal D.S., An Overview on Basics
of Organic and Dye Sensitized Solar Cells, Their Mechanism
and Recent Improvements, Renewable Sustainable Energy
Rev., 78, 1262-1287, 2017.
2.
Hosseinnezhad M. and Gharanjig K., Review on Effect of Various Anchoring Groups on Optical and Electronic Properties
Dye-sensitized Solar Cells (Persian), J. Stud. Color World, 6, 61-70, 2016.
3.
Hosseinnezhad M., Moradian S., and Gharanjig K., Acid Azo Dyes for Efficient Molecular Photovoltaic: Study of Dye-sensitized
Solar Cells Performance, Prog. Color Colorants Coat., 9, 61-70, 2016.
4.
Bastianini M., Vivani R., Nocchetti M., Costenaro D., Bisio C., and Oswald F., Effect of Iodine Intercalation in Nanosized Layered Double Hydroxides for the Preparation of Quasi-Solid
Electrolyte in DSSC Devices, Sol. Energy, 107, 692-699, 2014.
5.
Duan Y., Tang Q., Li R., He B., and Yu L., An Avenue of Sealing
Liquid Electrolyte in Flexible Dye-sensitized Solar Cells, J. Power Sources, 274, 304-309, 2015.
6.
Wang Y., Recent Research Progress on Polymer Electrolytes for Dye-sensitized Solar Cells, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 93, 1167-1175, 2009.
7.
Macaira J., Andrade L., and Mendes A., Review on Nanostructured
Photoelectrodes for Next Generation Dye Sensitized
Solar Cells, Renewable Sustainable Energy Rev., 27, 334-349, 2013.
8.
Sellami M.H. and Loudiyi K., Electrolytes Behavior During Hydrogen Production by Solar Energy, Renewable Sustainable
Energy Rev., 70, 1331-1335, 2017.
9.
Cao F., Oskam G., and Searson P., A Solid State, Dye Sensitized
Photoelectrochemical Cell, J. Phys. Chem., 99, 1701-1703, 1995.
10.
Kazamifard S., Naji L., Afshar Taromi F., and Fakharan Z., Polymer Solar Cells and their Performance Mechanism and Characterization, Polymerization (Persian), 3, 33-53, 2015.
11.
Kim J.H., Kang M.S., Kim Y.J., Won J., Park N.G., and Kang Y.S., Dye Sensitized Nanocrystalline Solar Cells Based on Composite Polymer Electrolyte Containing Fumed Silica Nanoparticles, Chem. Commun., 1662-1663, 2004, DOI: 10.1039/B405215C
12.
Buraidah M.H., Teo L.P., Majid S.R., Yahya R., Taha R.M., and Arof A.K., Characterization of Chitosan-based Polymer Electrolyte Photovoltaic Cells, Int. J. Photoenergy, 80, 1-7, 2010.
13.
Nogueira A. and De Paoli M., A Dye Sensitized TiO2 Photovoltaic
Cell Constructed with an Elastomeric Electrolyte, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 61, 135-141, 2000.
14.
Wu J., Lan Z., Lin J., Huang M., Huang Y., Fan L., and Luo G., Electrolytes in Dye-Sensitized Solar Cells, Chem. Rev., 115, 2136-2173, 2015.
15.
Austen Angell C., Polymer Electrolytes Some Principles, Cautions
and New Practices, Electrochim. Acta, 250, 368-375, 2017.
16.
Wu J., Lan Z., Hao S., Li P., Lin J., Huang M., Fang L., and Huang Y., Progress on the Electrolytes for Dye Sensitized So

lar Cells, Pure Appl. Chem., 80, 2241-2258, 2008.
17.
Nogueira A., Longo C., and De Paoli M., Polymers in Dye Sensitized Solar Cells: Overview and Perspectives, Coord. Chem. Rev., 248, 1455-1468, 2004.
18.
Stephan A., Review on Gel Polymer Electrolytes for Lithium Batteries, Eur. Polym. J., 42, 21-42, 2006.
19.
Wu J., Hao S., Lan Z., Lin J., Huang M., Huang Y., Fang L., Yin S., and Sato T., A Thermoplastic Gel Electrolyte for Stable Quasi-Solid-State Dye Sensitized Solar, Adv. Funct. Mater., 17, 2645-2652, 2007.
20.
Lim S., Choi Y., Song K., and Kim D., Quasi Solid State Dye-sensitized Solar Cells Assembled by in-situ Chemical Cross-linking at Ambient Temperature, Electrochem. Commun., 13, 1284-1287, 2011.
21.
Katsaros G., Stergiopoulos T., Arabatzis I.M., Papadokostaki K.G., and Falaras P., A Solvent Free Composite Polymer/Inorganic
Oxide Electrolyte for High Efficiency Solid State Dye-Sensitized Solar Cells, Photochem. Photobiol., 149, 191-198, 2002.
22.
Wang P., Zakeeruddin S., Exnar I., and Gratzel M., High Efficiency
Dye-Sensitized Nanocrystalline Solar Cells Based on Ionic Liquid Polymer Gel Electrolyte, Chem. Commun., 2972-2973, 2002, DOI: 10.1039/B209322G