Розробка та аналіз продуктивності повного сенсибілізованого на твердотільного барвника для сонячного елемента з використанням еозин-y ксантена: дослідження симуляцією SCAPS-1D
Анотація
У статті повідомляється про теоретичне моделювання ефективності повного твердотільного сонячного елемента, сенсибілізованого барвником, з Eosin-Y як фотосенсибілізатора та PEDOT: PSS як шару для транспортування дірок. Програмне забезпечення SCAPS-1D використовується для моделювання в квазіідеальних умовах і отримує оптимізовану ефективність 4,19%, що значною мірою відповідає експериментальним значенням, наведеним у літературі. Ці висновки вказують на потенціал Eosin-Y як економічно ефективного фотосенсибілізатора, здатного працювати навіть в умовах слабкого освітлення.
Завантаження
Посилання
E. Itoh, Y. Maruyama, and K. Fukuda, “Fabrication of Inverted Bulk-Heterojunction Organic Solar Cell with Ultrathin Titanium Oxide Nanosheet as an Electron-Extracting Buffer Layer,” Jpn. J. Appl. Phys. 51(2S), 02BK13 (2012). https://doi.org/10.1143/JJAP.51.02BK13
B. O’Regan, and M. Grätzel, “A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films,” Nature, 353(6346), 737–740 (1991). https://doi.org/10.1038/353737a0
S. Bendary, A. Hashem, and S. Hassan, “High efficiency dye-sensitized solar cells with a novel two-dimensional Cd-V-LDH photoanode,” Front. Mater. 10, 1129818 (2023). https://doi.org/10.3389/fmats.2023.1129818
S.S. Mali, C.A. Betty, P.N. Bhosale, and P.S. Patil, “Eosin-Y and N3-Dye sensitized solar cells (DSSCs) based on novel nanocoral TiO2: A comparative study,” Electrochim. Acta, 59, 113–120 (2012). https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.10.043
M.K. Nazeeruddin, E. Baranoff, and M. Grätzel, “Dye-sensitized solar cells: A brief overview,” Solar energy, 85(6), 1172–1178 (2011). https://doi.org/10.1016/j.solener.2011.01.018
N.Y. Amogne, D.W. Ayele, and Y.A. Tsigie, “Recent advances in anthocyanin dyes extracted from plants for dye sensitized solar cell,” Mater. Renew Sustain Energy, 9(4), 23 (2020). https://doi.org/10.1007/s40243-020-00183-5
C. Cari, K. Khairuddin, T.Y. Septiawan, P.M. Suciatmoko, D. Kurniawan, and A. Supriyanto, “The preparation of natural dye for dye-sensitized solar cell (DSSC),” AIP Conference Proceedings, 2014, 020106 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5054510
G. Calogero, J.-H. Yum, A. Sinopoli, G. Di Marco, M. Grätzel, and M.K. Nazeeruddin, “Anthocyanins and betalains as light-harvesting pigments for dye-sensitized solar cells,” Solar energy, 86(5), 1563–1575 (2012). https://doi.org/10.1016/j.solener.2012.02.018
A. Lim, et al., “Potential natural sensitizers extracted from the skin of Canarium odontophyllum fruits for dye-sensitized solar cells,” Spectrochim. Acta A, Mol. Biomol. Spectrosc. 138, 596–602 (2015). https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.11.102
S.A.A.R. Sayyed, N.I. Beedri, P.K. Bhujbal, S.F. Shaikh, and H.M. Pathan, “Eosin-Y sensitized Bi-layered ZnO nanoflower-CeO2 photoanode for dye-sensitized solar cells application,” ES Materials & Manufacturing, 10(2), 45–51 (2020). https://dx.doi.org/10.30919/esmm5f939
Y. Sun, et al., “Eosin Y-sensitized partially oxidized Ti3C2 MXene for photocatalytic hydrogen evolution,” Catal. Sci. Technol. 9(2), 310–315 (2019). https://doi.org/10.1039/C8CY02240B
L. Yang, et al., “Efficient hydrogen evolution over Sb doped SnO2 photocatalyst sensitized by Eosin Y under visible light irradiation,” Nano Energy, 36, 331–340 (2017). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.04.039
X. Liu, et al., “Effective hydrothermal grafting of Eosin Y onto TiO2 nanoparticles towards stable photocatalysts for efficient visible-light-driven photocatalytic H2 evolution,” New Journal of Chemistry, 42(9), 6631–6635 (2018). https://doi.org/10.1039/C8NJ00883C
S. Krishnaveni, X.M. Josephine, S. Mohankumar, and V. Sathyanarayanamoorthi, “A Theoretical Investigation of Decorated Novel 1,2-Di(4-pyridyl)-ethylene based Dye Sensitized Solar Cells (DSSC),” Asian Journal of Chemistry, 35(9), 2215–2224 (2023). https://doi.org/10.14233/ajchem.2023.28121
P.P. Das, A. Roy, S. Das, and P.S. Devi, “Enhanced stability of Zn2SnO4 with N719, N3 and eosin Y dye molecules for DSSC application,” Physical Chemistry Chemical Physics, 18(3), 1429–1438 (2016). https://doi.org/10.1039/C5CP04716A
S.S. Kulkarni, S.S. Hussaini, G.A. Bodkhe, and M.D. Shirsat, “Natural hibiscus dye and synthetic organic Eosin Y dye sensitized solar cells using Titanium Dioxide nanoparticles photo anode: Comparative study,” Surface Review and Letters, 26(03), 1850164 (2019). https://doi.org/10.1142/S0218625X18501640
K.S. Nithya, and K.S. Sudheer, “Device modelling of non-fullerene organic solar cell with inorganic CuI hole transport layer using SCAPS 1-D,” Optik, 217, 164790 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.164790
F. Jahantigh, and M.J. Safikhani, “The effect of HTM on the performance of solid-state dye-sanitized solar cells (SDSSCs): a SCAPS-1D simulation study,” Applied Physics A, 125, 1–7 (2019). https://doi.org/10.1007/s00339-019-2582-0
W. Abdelaziz, A. Shaker, M. Abouelatta, and A. Zekry, “Possible efficiency boosting of non-fullerene acceptor solar cell using device simulation,” Opt. Mater. (Amst), 91, 239–245 (2019). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2019.03.023
N. El Achi, et al., “Metal-free ATRP catalyzed by visible light in continuous flow,” Front. Chem. 8, 740 (2020). https://doi.org/10.3389/fchem.2020.00740
E. Widianto, Y. Firdaus, L.M. Pranoto, K. Triyana, I. Santoso, and N.M. Nursam, “Device modeling of two-dimensional hole transport materials for boosting the performance of non-fullerene acceptor bulk heterojunction organic solar cells,” Opt. Mater. 132, 112771 (2022). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2022.112771
M.S. Shamna, and K.S. Sudheer, “Device modeling of Cs2PtI6-based perovskite solar cell with diverse transport materials and contact metal electrodes: a comprehensive simulation study using solar cell capacitance simulator,” J. Photonics Energy, 12(3), 32211 (2022). https://doi.org/10.1117/1.JPE.12.032211
H. Alipour, and A. Ghadimi, “Optimization of lead-free perovskite solar cells in normal-structure with WO3 and water-free PEDOT: PSS composite for hole transport layer by SCAPS-1D simulation,” Opt. Mater. 120, 111432 (2021). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111432
T. Attar, A. Benchadli, B. Messaoudi, N. Benhadria, and E. Choukchou-Braham, “Experimental and theoretical studies of eosin Y dye as corrosion inhibitors for carbon steel in perchloric acid solution,” Bulletin of chemical reaction engineering & catalysis, 15(2), 454–464 (2020). https://doi.org/10.9767/bcrec.15.2.7753.454-464
W.K.H. Al-Behadili, Y.M. Jawad, and W.S.A. Whaab, “Effect of Solvent on Intensity of Absorption and Fluorescence of Eosin Y Dye and Spectral Properties of Eosin Y Dye,” Journal of Medicinal and Chemical Sciences, 6(2), 322–334 (2023). https://doi.org/10.26655/JMCHEMSCI.2023.2.13
M.Z. Sahdan, et al., “Fabrication of inverted bulk heterojunction organic solar cells based on conjugated P3HT: PCBM using various thicknesses of ZnO buffer layer,” Optik, 126(6), 645–648 (2015). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2015.01.017
Авторське право (c) 2024 К.Р. Дхандапані, Н.П. Дханья, К. Себастьян Судхір
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
