سنتز لایه ی تیتانیای متخلخل سلسله مراتبی جهت استفاده در سلول های خورشیدی رنگدانه ای

از سال 1991 سلولهای خورشیدی رنگدانه ای (DSSC) به عنوان یکی از ادوات مهم در تولید انرژی الکتریکی از انرژی خورشیدی، مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. تیتانیای متخلخل به صورت گسترده و با اندازه و مورفولوژی دانه ی مختلف به عنوان فوتوالکترود در این سلول ها استفاده شده است. برای بالا بردن راندمان DSSC ها ، لازم است که از لایه ی متخلخل تیتانیا با سطح ویژه ی زیاد استفاده شود. در این تحقیق با استفاده از روش سل-ژل پودر نانوساختار تیتانیا آماده شد.سپس با افزودن مقدار مشخصی از اتیل سلولز، آلفا-ترپینئول و اتانول به پودر تیتانیا، خمیری با ویسکوزیته ی نسبتاً پایین به دست آمد. آنگاه خمیر با روش لایه نشانی تیغه ای روی شیشه ی رسانا نشانده شد. از نکات مهم این روش استفاده از کاتالیست اسید بوریک در فرآیند سل-ژل و ایجاد ساختار متخلخل سلسله مراتبی در فوتوآند است. لایه های کلسینه شده، با روش های XRD، SEM و DRS تحت مشخصه یابی قرار گرفتند. نتایج XRD و DRS وجود فاز آناتاز خالص با پهنای باند مطابق 3/2eV را تأیید می کند. عکس های SEM ساختار متخلخل سلسله مراتبی لایه ی تیتانیا را نمایش می دهد (شکل 1). میانگین اندازهی ذرات در حدود 60 -50 نانومتر، میانگین اندازهی آگلومره ها در حدود 650- 600 نانومتر ، میانگین اندازه ی ماکروتخلخل ها در حدود 1/3-1/2 میکرومتر و میانگین اندازه ی میکروتخلخل ها در حدود 120-110 نانومتر مشاهده می شود.