CC BY
8
УДК 537.9
Шарибаев Н.Ю. профессор Абдукаримов А.А.
доцент Эргашов А.К. докторант Мамажонов М.М. студент магистратуры Наманганский инженерно-технологический институт
СЕНСИБИЛИЗИРОВАННЫЙ КРАСИТЕЛЕМ СОЛНЕЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ(DSSC) В УСЛОВИЯХ УЗБЕКИСТАНА
Аннотация: работа посвящена созданиие и исследование новых, оптимальных структурных систем солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2; исследование температурной зависимости электрофизических параметров носителей заряда в электролите солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2
Ключевые слова: солнечный элемент, DSSC, фактор климата, альтернативная энергетика, КПД солнечного элемента.
Sharibaev N.Yu. professor Abdukarimov A.A. associate professor Ergashov A.K. doctoral student Mamajonov M.M. undergraduate
Namangan Institute of Engineering and Technology
DYE SENSITIZED SOLAR CELL (DSSC) IN UZBEKISTAN
Abstract: the work is devoted to the creation and study of new, optimal structural systems of solar cells, consisting of multilayer structures with a dye based on TiO2; study of the temperature dependence of the electrophysical parameters of charge carriers in the electrolyte of solar cells, consisting of multilayer structures with a dye based on TiO2
Key words: solar cell, DSSC, climate factor, alternative energy, solar cell efficiency.
Энергия, потребляемая в мире, получается, в основном, с использованием ископаемых видов топлива (газа, угля, нефти и урана), которые состоят из тепловой энергии и ядерной энергии. Однако из-за ограниченного количества таких видов топлива, отсутствия у них экологической чистоты и сейсмической устойчивости экологически чистые возобновляемые источники энергии (ветровая и солнечная энергия), особенно фотоэлектрические, занимают особое место в вопросе энергоснабжения. В связи с этим большое значение имеет создание эффективных солнечных элементов, в частности солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2 с полупроводниковыми свойствами.
В последнее десятилетие ведущие лаборгашовратории мира проводят исследования по созданию высокочувствительных цветных солнечных элементов (Dye-sensitized solar cell- DSSC) на основе полупроводниковых структур, состоящих из тонкослойных полупроводниковых полимерных электролитов, солей и окрашивающих молекулярных мембран (красителей).
Это связано с использованием электрода, покрытого непосредственно слоем красителя, вместо электрического поля в p-n-переходе при разделении носителей заряда в обычных солнечных элементах, в связи с чем уделяется особое внимание на создание эффективных солнечных элементов за счет оптимизации параметров слоя и улучшения технологии приготовления.
Учёными из Швеции Майклом Грацелем с коллегами впервые изучены оптические свойства солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2 с полупроводниковыми свойствами. Максимальный КПД этого типа солнечных элементов, созданных ими, составляет 14,3%, а срок годности -более 10 лет. Малайский ученый А.К. Ароф и его коллеги обнаружили, что основные параметры носителей заряда в солнечных элементах, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2, зависят от концентрации соли органического полупроводникового электролита (университет «Malaya»). А также ученые Бандара, Диссанаяке и Фурлани из Швеции измеряли проводимость электролитов (Чалмерский технологический университет). Японскими учеными выявлены физико-химические процессы в солнечных элементах, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2 с полупроводниковыми свойствами. Российские ученые Никитин, Рыженков и Патрушевы изучены электрофизические параметры солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2, а также ведутся исследования оптических свойств солнечных элементов нового типа ученым из Казахстана Ибраевым.
В научных школах известных академиков Узбекистана: М.С. Саидова, Р.А. Муминова, М.К. Бахадирханова и С.З.Зайнобиддинова и профессорами: М. Турсунова, Р. Алиева и Р. Икрамова выполнены много исследований по повышению эффективности СЭ на основе кристаллических, поликристаллических и аморфных полупроводников.
Создание и исследование новых, оптимальных структурных систем солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2; исследование температурной зависимости электрофизических параметров носителей заряда в электролите солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2; исследование электрофизических и фотоэлектрических характеристик солнечных элементов с высокочувствительными красителями, основанных на электролитах, и изучение их связи с концентрацией соли; определение оптимального режима работы солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2.
Теперь нужно разработать технологии производства солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2 с полупроводниковыми свойствами, определение их электрофизических, фотоэлектрических и фотовольтаических характеристик и температурной зависимости электрофизических параметров носителей заряда в электролите.
Вывод
Исследования заключается в следующем: впервые разработана технология производства солнечных элементов нового типа, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2 с полупроводниковыми свойствами, содержащих соль TPAI и I2 (йод). определены фотогальванические характеристики - коэффициент заполнения (ff) фото вольт-амперной характеристики, эффективные значения напряжения (Umax), плотность тока (Imax), мощности (Pmax) и КПД солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2. выявлено, что максимальное значение КПД солнечных элементов на основе жидкого электролита составляло 6,67%, а для солнечных элементов на
основе гель полимерного электролита - 5,5%; впервые для использования в климатических условиях Узбекистана солнечных элементов, состоящих из многослойных структур с красителем на основе TiO2, выявлено стабильная работа СЭ в интервале температуры -30 ^ 100° С; впервые установлено, что с увеличением содержания соли TPAI в солнечных элементах с высокочувствительными красителями увеличиваются концентрация свободных ионов в электролите, коэффициент диффузии и ионная проницаемость, что приводит к почти двукратному увеличению эффективности солнечного элемента, с 3,29 до 6,74.
Использованные источники:
1. Маматкаримов О.О., Икрамов P.F., К,ахаров С.С., Абдукаримов А.А. Юкори сезгир буёкли куёш элементлари (DSSC) ни тайёрлаш технологияси ва ишлаш принципи. // Бухоро Давлат Университети илмий ахбороти. 2019 №4 (76).с.
2. Arof A.K., Mat Nor N.A., Aziz N., Kufian M.Z., Abdulaziz A.A., Mamatkarimov O.O. Investigation on morphology of composite poly (ethylene oxide)-cellulose nanofibers. // Materials Today: Proceedings. 2019. V.17 P.388-393.
3. Абдукаримов А.А., Маматкаримов О.О., Икрамов Р.Г. Исследования характеристик тонкопленочных солнечных ячейеек полученных по основе гелевих полимерных электролитов. // Доклады Академии Наук РУ. 2019. №6.C. 6-9.
4. Абдукаримов A.A. DSSC (Dye sensitized solar cell) куёш элементлари ва уларнинг айрим физик хоссалари // Наманган Давлат Университети илмий ахборотномаси. 2020. № 2. С.17-22.
