جواد عظیمی - دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی نانوفناوری، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.
غلامرضا کیانی - دانشیار، گروه شیمی آلی و بیوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.
ایوب کریم زادقویدل - عضو هیئت علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه ای، تهران، ایران.
مهسا مهدوی نیا - دانشجوی دکتری، گروه شیمی آلی و بیوشیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

برای بهره­مندی کامل از خصوصیات رنگدانه­ها، لازم است تا سلول­ها با ساختار نانویی در دسترس باشند؛ زیرا در این صورت به دلیل نسبت بالای سطح به حجم، می توان برهم کنش بهتری بین رنگ دانه و زمینه ایجاد کرد. هدف از این تحقیق، بررسی تجربی تاثیر رنگدانه­های طبیعی بر کارکرد سلول خورشیدی مبتنی بر ساختار نانویی نانوذرات/نانوسیم­های دی­اکسید تیتانیوم است. بدین منظور، ساختار ابتکاری نانویی، تولید و از سه رنگدانه طبیعی زعفران، زردچوبه و روناس به دلیل فراوانی، در دسترس بودن، سازگاری با محیط­زیست، بی­خطر بودن و فراوری آسان به عنوان حساس­کننده استفاده شد. طیف جذبی رنگدانه­ها توسط دستگاه اسپکتروفتومتر بررسی شدند. طول موج بیشینه برای رنگدانه­ های زعفران، زردچوبه و روناس به ترتیب ۵۱۰، ۵۰۰ و ۴۶۰ نانومتر به دست آمد. ریزساختار فوتوآند با استفاده از میکروسکوپ­ تونلی روبشی بررسی شد. مشخصه­یابی و عملکرد سلول خورشیدی توسط دستگاه شبیه­ساز سلول خورشیدی انجام شد. آنالیزهای میکروسکوپی نشان داد ترکیب نانوذرات و نانوسیم های دی­اکسید تیتانیوم، ساختاری متخلخل با نسبت سطح به حجم بالا ایجاد می­کند که تاثیر به سزایی را در میزان جذب رنگدانه و راندمان سلول خورشیدی ایفا می کند. ایجاد مسیرهای کوتاه­تر انتقال الکترون، تسهیل انتقال الکترون به تراز هدایت نیمه­رسانا و کاهش واکنش­های نوترکیبی، از مزایای مهم این ساختار محسوب می شوند. همچنین ارزیابی­ها نشان داد، رنگدانه روناس با بهبود بازده ۰۴/۴ درصدی نسبت به سایر رنگدانه­های موجود، عملکرد مطلوب­تری را در بهبود کارایی ساختار سلول خورشیدی مبتنی بر نانوذرات/نانو­سیم­های دی­اکسید تیتانیوم داشته است.

سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه نانوساختار, نانوذرات دی اکسید تیتانیوم نانوسیم های دی اکسید تیتانیوم رنگدانه طبیعی