วัสดุประกอบ Fe3O4 ร่วมถ่านกัมมันต์สำหรับขั้วเคาน์เตอร์อิเล็กโทรดที่ปราศจากแพลทินัมสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบสีย้อมไวแสง
คำสำคัญ:
เซลล์แสงอาทิตย์แบบสีย้อมไวแสง , วัสดุประกอบถ่านกัมมันต์แมกนีไทต์ , ขั้วเคาน์เตอร์อิเล็กโทรดบทคัดย่อ
พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานทดแทนทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เซลล์แสงอาทิตย์แบบสีย้อมไวแสงได้รับความสนใจเนื่องจากมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์แบบสีย้อมไวแสงที่ใช้วัสดุประกอบถ่านกัมมันต์ร่วมกับแมกนีไทต์เป็นขั้วเคาน์เตอร์อิเล็กโทรด โดยได้ทำการสังเคราะห์แมกนีไทต์ด้วยวิธีตกตะกอนร่วมความร้อน จากนั้นจะถูกนำมาผสมกับถ่านกัมมันต์ในสัดส่วนโดยน้ำหนักที่หนึ่งต่อหนึ่ง วัสดุที่เตรียมได้จะถูกตรวจสอบคุณลักษณะต่างๆด้วยเครื่อง XRD, SEM/EDX, BET, FTIR, UV-VIS พบว่า แมกนีไทต์ที่สังเคราะห์ได้นี้มีความสามารถในการดูดกลืนแสงทั้งได้ในช่วงอัลตร้าไวโอเลตและช่วงแสงที่ตามองเห็น มีค่าแถบช่องว่างของพลังงานเท่ากับ 2.23 eV การใช้วัสดุประกอบถ่านกัมมันต์ร่วมกับแมกนีไทต์เป็นขั้วเคาน์เตอร์อิเล็กโทรดให้ค่าประสิทธิภาพเซลล์เท่ากับ 2.32% ซึ่งมากกว่าการใช้แพลทินัมที่ให้ค่า 2.20% วัสดุประกอบถ่านกัมมันต์ร่วมกับแมกนีไทต์จึงเป็นวัสดุทางเลือกวัสดุทดแทนการใช้แพลทินัม เนื่องจากมีราคาถูก สังเคราะห์ได้ง่าย โดยสามารถนำไปพัฒนาต่อในการปรับเปลี่ยนสัดส่วนของแมกนีไทต์ต่อถ่านกัมมันต์ให้มีประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์แบบสีย้อมไวแสงดีขึ้นได้
References
Karim NA, Mehmood U, Zahid HF, Asif T. Nanostructured photoanode and counter electrode materials for efficient Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs). Solar Energy. 2019 Jun 1;185: 165-188.
Kumar DK, Kříž J, Bennett N, Chen B, Upadhayaya H, Reddy KR, Sadhu V. Functionalized metal oxide nanoparticles for efficient dye-sensitized solar cells (DSSCs): A review. Materials Science for Energy Technologies. 2020 Jan 1;3: 472-481.
Alizadeh A, Roudgar-Amoli M, Bonyad-Shekalgourabi SM, Shariatinia Z, Mahmoudi M, Saadat F. Dye sensitized solar cells go beyond using perovskite and spinel inorganic materials: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022 Apr 1;157: 112047.
Saehana S. Small Scale DSSC Panels Design and Its Performance. InJournal of Physics: Conference Series 2018 Sep 1 (Vol. 1093, No. 1, p. 012034). IOP Publishing.
Xu H, Zhu G, Jin Z. Electron migration optimization through nanostructural control of hierarchical Fe3O4 based counter electrodes for high-performance dye-sensitized solar cells. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2020 Jul 15;869: 114214.
Channei D, Inceesungvorn B, Wetchakun N, Phanichphant S. Synthesis of Fe3O4/SiO2/CeO2 core–shell magnetic and their application as photocatalyst. Journal of nanoscience and nanotechnology. 2014 Oct 1;14(10): 7756-7762.
Wang W, Yao J, Li G. Dual-functional Fe3O4@ N-rGO catalyst as counter electrode with high performance in dye-sensitized solar cells. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2018 Aug 15;823:261-268.
Yoon CH, Chul SK, Ko HH, Yi S, Jeong SH. Enhanced performance of dye-sensitized solar cells with activated carbons. J Nanosci Nanotechnol. 2013 Dec;13(12): 7875-7879.
Loryuenyong V, Buasri A, Lerdvilainarit P, Manachevakulm K, Sompong S. Production of graphitic carbon-based nanocomposites from K2CO3-activated coconut shells as counter electrodes for dye-sensitized solar-cell applications. Journal of the Korean Physical Society. 2016 Jan;68: 317-322.
Kumarasinghe KD, Kumara GR, Rajapakse RM, Liyanage DN, Tennakone K. Activated coconut shell charcoal based counter electrode for dye-sensitized solar cells. Organic electronics. 2019 Aug 1;71: 93-97.
Mehmood U, Aslam HZ, Al-Sulaiman FA, Al-Ahmed A, Ahmed S, Malik MI, Younas M. Electrochemical impedance spectroscopy and photovoltaic analyses of dye-sensitized solar cells based on carbon/TiO2 composite counter electrode. Journal of The Electrochemical Society. 2016 Feb 17;163(5):H339.
Bagavathi M, Ramar A, Saraswathi R. Fe3O4–carbon black nanocomposite as a highly efficient counter electrode material for dye-sensitized solar cell. Ceramics International. 2016 Aug 15;42(11): 13190-13198.
Qureshi AA, Javed S, Javed HM, Akram A, Jamshaid M, Shaheen A. Strategic design of Cu/TiO2-based photoanode and rGO-Fe3O4-based counter electrode for optimized plasmonic dye-sensitized solar cells. Optical Materials. 2020 Nov 1;109:110267.
Dhumal J, Bandgar S, Zipare K, Shahane G. Fe3O4 ferrofluid nanoparticles: synthesis and rheological behavior. Int J Mater Chem Phys. 2015 Oct;1: 141-145.
Abadiah NM, Yuliantika D, Hariyanto YA, Saputro RE, Taufiq A, Soontaranoon S. Nanostructure, band gap, and antibacterial activity of spinel Fe2MO4/OO magnetic fluids. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 2019 May 1 (Vol. 276, No. 1, p. 012064). IOP Publishing.
Sivapatarnkun J, Aiempanakit K, Pudwat S. Effects of active area on UV detection by TiO2-sputtered films. Materials Today: Proceedings. 2021 Jan 1;47: 3487-3491.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2024 วารสารวิจัย มข. (ฉบับบัณฑิตศึกษา)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
