هدکشناد مولع
یشزومآ هورگ یمیش
دشرا یسانشراک همان نایاپ هجرد تفایرد یارب همان نایاپ هتشر ش ی م ی ارگ ی ش ش ی م ی ف ی ز ی ک
نورتکلا یگتخیگنارب یسررب ی
کی یلآ هنادگنر
ییاراک نییعت روظنم هب لولس رد نآ
یاه
هنادگنر هیاپ رب یدیشروخ یاه
یلآ
رگشهوژپ :
ینلاصا قیاقش
امنهار داتسا :
یلاخمش رصانریما رتکد
رواشم داتسا :
ولنامز اضردمحم رتکد
رویرهش 98
ناونع و :روآدیدپ مان سررب
ی گنارب ی گتخ ی نورتکلا ی کی هنادگنر لآ ی هب روظنم عت یی ن اراک یی نآ رد
لولس یاه شروخ ی د ی رب اپ ی ه هنادگنر یاه لآ ی / ینلاصا قیاقش
داتسا نا امنهار : یلاخمش رصانریما رتکد
داتسا :رواشم نا ولنامز اضردمحم رتکد
خیرات :عافد 30
رویرهش 1398
حفصدادعت :تا 100
ص
نایاپ هرامش :همان
اپ هرامش / هورگ مان ی
نا همان
:هدیکچ :فده دیشروخ نیرتگرزب و کاپ نیرت عبنم یژرنا تسا هک یارب لیدبت رون ههب هتهسیرتکلا هدافتهسا
یهم دوهش .
لولس یاه
،یدیشروخ
رب هیاپ هنادگنر یلآ هنوگ یا زا لولس یاه یدیشروخ هیلا کزان دنتهسه . رد نهیا لولهس
ساهسح هقن یلآ ی هنادگنر و .تسا هدش لیکشت یلآ ی هنادگنر اب هدش ساسح یاناسر همین کی زا دنآ وتف اه رون بذج اب و دراد ار هدننک تیاده راون هب و هدش هتخیگنارب نورتکلا,
TiO2
یم قیرزت .دوش نورهتکلا لاقتنا نیا
یم لولس رد نایرج و یکیرتکلا نادیم داجیا ثعاب .دوش
نورهتکلا نتفرهگ اب هدش دیسکا ی هنادگنر یاه لوکلوم
یم ایحا تیلورتکلا زا دم زا یدورو یاه نورتکلا و هتشاد یروزیلاتاک قن زین دتاک.دنوش
لهخاد ههب ار یجراخ را
یم لاقتنا تیلورتکلا .دنهد
شور ییاسانش شهوژپ
رد : نیا
، هوژپ تلااقتنا
،ینورتکلا هنادگنر یاه دیدج یزتنس اب هدافتسا زا کینکت
یپکسورتکپسا uv_vis
یسررب دیدرگ و جیاتن تسدب هدمآ اب تابساحم عبات یلاگچ و عبات یلاگچ هتسباو هب نامز
دروم هسیاقم رارق دش هداد .
هتفای اه داد ناشن یتابساحم جیاتن : هک
لوط دنویپ تسا سنانوزر ماجنا هب هتسباو اه لوکلوم رد N=N
لوکلوم.
دنتسه سنانوزر ماجنا یارب بسانم یدنبرکیپ یاراد هک ییاه
، ماجنا سنانوزر تروص نیا رد دنتسه هحفص مه
یم دنویپ لوط و دریگ یم رتدنلب سنانوزر لیلد هبN=N
.دوش .تسا یزاگ زاف زا رت یوق لولحم زاف رد سنانوزر
یاه لوکلوم رد یلو راشف ،لیوط یاه هریجنز یاراد و رتگرزب
ا و هحفص مه تلاح زا لوکلوم جورخ ثعاب یلاتیبر
ک وزآ دنویپ لوط و درادن دوجو سنانوزر ماجنا ناکما و هدش و
یم رتمک هیواز و رتهات .دوش
و عبات تابساحم جیاتن
یلاگچ یاه هورگ دادعت یازفا اب داد ناشن نامز هب هتسباو رد اه لوکلوم نیا ینورتکلا یگتخیگنارب هکAzo
یلاوح رد لولحم λmax
یمن سنانوزر راب لاقتنا لماش و هدوب یعضوم تروصب .دوش
هجیتن :یریگ یاه هورگ لماش یاه هنیگنر رد ینورتکلا تلااقتنا فلاختسا و لوکلوم یدنبرکیپ هب تدشبAzo
هورگ هب لصتم ی اه یا نییعت یارب هکیروطب .تسا هتسباو Azo
ر مادک هکن لولس رد یرتلااب ییاراک هنیگن
یدیشروخ یم ناشن دوخ زا ,دهد
.ددرگ یسررب یتابساحم یاهشور اب امتح اه یدنبرکیپ و اهفلاختسا دیاب
هژاو یاه یدیلک :
لولس یاه
،یدیشروخ یگتخیگنارب
،ینورتکلا یروئت عبات
،یلاگچ هنادگنر
1 - فده و همدقم
1-1 همدقم
و یدیشروخ یژرنا زا هدافتسا نآ تخانش
دربراک یارب هب فلتخم یاهروظنم
خیرات لبقام نامز
یم زاب .ددرگ مهم نیرت یبلطم و ناتساد دیشروخ زا هدافتسا هرابرد هک
هراشا ناتساد هدش
یم میدق نانوی گرزب عرتخم و دنمشناد سدیمشرا یژرنا زا هدافتسا اب ار مور ناگوان هک دشاب
یم هتفگ ،دیشک تآ هب دیشروخ یترارح هک دوش
اب سدیمشرا هنیئآ یدایز دادعت بصن
یاه
هتشاد رارق کرحتم هیاپ کی یور هک رگیدکی رانک رد لکش یعبرم کچوک تسا
، دیشروخ هعشا
یتشک یور رود هار زا ار هدیشک تآ هب ار اهنآ بیترت نیا هب و هتخاس زکرمتم نایمور یاه
تسا 1] [
هزورما قیرط زا ار دوخ زاین دروم یژرنا تسا هتسناوت رشب عبانم
نوگانوگ دیامن نیمات خب هک
هدمع زا یا یا ن یژرنا ار هتسه یژرنا و یعیبط زاگ ،گنس لاغز ،تفن دننام یلیسف یاهتخوس
ه مویناروا پوتوزیا زا هتفرگرب یا یم لیکشت
هد دن 2] رد [ ههد دنچ ریخا ی
، دیلوت و تخاس
هاگتسد هروک و اه لولس نینچمه و اه
یژرنا عبنم نیا هک دراد نآ زا یکاح یدیشروخ یاه
.تسا هدرک ادیپ رشب یارب یدایز تیمها دیشروخ ینعی یژرنا نیمأت عبانم زا یکی دیشروخ
تسیز برخم تارثا زا یراع و کاپ ،ناگیار نوگانوگ یاه شور هب زابرید زا هک تسا یطیحم
هدافتسا دروم .تسا هتفرگ رارق رشب ی
لماوع و لیلاد گ
یم ناشن هک دنراد دوجو ینوگانو دنهد
نوزفا زور روط هب ردقچ یدیشروخ یژرنا هک شرتسگ و رتریگارف
تسا هتفای 2]
و 4 هلمجزا [
یم عوضوم نیا تیمها لیلاد :درک هراشا ریز دراوم هب ناوت
- ینونک جیار یژرنا دیلوت عبانم ندوب دودحم
- هرهب یازفا یدیشروخ یژرنا اب هک یتازیهجت یرو
م راک ی دننک
- یژرنا فرصم نوزفازور دشر
- یدیشروخ یژررنا اب تازیهجت تمیق ندش نازرا
- هداس هار ،بصن ندوب تازیهجت یریگراکب و یزادنا
لولس هاگتسد یدیشروخ یاه هک دنتسه ییاه
طسوت روط هب ار دیشروخ یژرنا ییاتلووتف رثا
تلو عبنم هب لاصتا نودب و میقتسم کلا هب یجراخ ژا
یم لیدبت هتیسیرت دننک
2] و 5 [
مان نوتوف هک رون تارذ
،دراد کیئاتلووتف دنیارف رد لولس لخاد هب
درک ذوفن یدیشروخ یاه و ه
متا زا نورتکلا ندرک دازآ اب یاه
یم دیلوت یکیرتکلا نایرج نکیلیس .دننک
نایرج ات هتیسیرتکلا
اد هب رون بات هک ینامز یم دیلوت ،دشاب نایرج رد لولس لخ
.دوش نورتکلا رد هک ییاه نیا
اه لولس دنتسه نایرج رد
یرتاب دننام مامت اه
یمن هک ارچ ،دنوش لدبم اهنآ
ییاه دنتسه هک
د یعون هب ار )یدیشروخ( یژرنا عون کی نورتکلا نایرج( رگی
یم لیدبت )اه نک
ن د 3] [
داوم همین ،اناسر هتسد هس هب ،یکیرتکلا تیاده صاوخ رظن زا و اناسر
میسقت اناسران یدنب
یم لولس رد .دنوش همین داوم زا هدافتسا هب زاین ام ،یدیشروخ یاه
همین داوم .میراد اناسر اناسر
نآ یژرنا فاگ هک دنتسه یداوم ناوتب رگا نیاربانب .تسا اناسران داوم یژرنا فاگ زا رتمک اه
نورتکلا یارب ار زاین دروم یژرنا نورتکلا ،درک نیمأت اه
یم اه فاگ زا یشان یژرنا دس زا دنناوت
نورتکلا و درادن دوجو یژرنا فاگ نیا ًلامع ،اناسر داوم رد .دنورب تیاده زارت هب و هدرک روبع اه
هب یم یتحار دنناوت
دننک یراکمه هدام ناسر رد و هدش ییلااب زارت دراو; هدنهد لیکشت داوم .
ی لولس یدیشروخ یاه عون زا
همین اناسر دنتسه داوم یگژیو نیرت مهم . همین
اهاناسر هک
لولس تخاس رد هدش بجوم داوم نیا هک تسا نیا دنریگ رارق هدافتسا دروم یدیشروخ یاه
یژرنا فاکش (
و تیاده راون یژرنا توافت تیفرظ
) یم داجیا یبسانم دننک
و نینچمه تمواقم
هژیو یا دوخ زا یم ناشن دنهد زا اذل ، زیامتم داوم ریاس هدش
دنا ش . رد اهاناسر مین یژرنا فاک
هدودحم ات رفص ی 4
هژیو تمواقم و تلو نورتکلا هدودحم رد اهنآ ی
.ی 01
9 ات 10 رتمیتناس مها
یم دشاب 3] و 4 [
عون یاهاناسر همین ندرک لصتم و n
عون همین یکیرتکلا صاوخ رد رییغت ثعاب p اهاناسر
یم
عون یاناسر همین کی .ددرگ (n-type) n
یاراد نورتکلا تیرثکا هک یلاح رد ،هدوب دازآ یاه
لماح تیرثکا همین رد دازآ راب یاه
، عون یاناسر (p-type) p
هرفح یم تبثم راب اب یاه
دنشاب ( یم داجیا نورتکلا بایغ رد هچنآ یم هدیمان هرفح ددرگ
دوش ) نورتکلا و تیاده راون رد اه
هرفح لمح ییاناوت نتشاد تلع هب ،تیفرظ راونرد اه کلا نایرج
لماح ،یکیرت دازآ یاه
هدیمان1
یم دنوش 3] [
1-2 - لولس یاهدربراک یدیشروخ یاه
ییاناوت نییعت یارب روتکاف نیرتمهم یدیشروخ لولس کی رد اناسر همین هدام ینورتکلا صاوخ هتیسیرتکلا هب دیشروخ رون لیدبت ف
تیلاع یم )ییاتلووتف) هدننک فیصوت ییاتلووتف رثا .دشاب
ی
1 Free Carrier
مهرب ا دیلوت یارب هدام اب رون نک تیسیرتکل
یم ه فاکش زا رتگرزب ینوتوف یژرنا اب رون .دشاب
یم بذج اناسر همین هدام طسوت یژرنا .ددرگ
و نورتکلا ،اناسر همین هدام رد هلیسو هب هرفح
یم داجیا رون طسوت یرون یگتخیگنارب دندرگ
4] ا[ لولس یاهدربراک ز یم یدیشروخ یاه
هب ناوت
خب :درک هراشا ریز یاه
1 - ت تکرح یورین نیمأ هراوهام
هنیفس و اه ییاضف یاه
2 - هاگتسد یارب مزلا یژرنا نیمأت مک یاهژاتلو هب زاین هک ییاه
دنراد
3 - هیهت هاگورین طسوت رهش قرب ی یئاتلووتوف یاه
4 - ورین نیمأت قیاق و اهوردوخ تکرح یارب مزلا ی
چوک یاه
لولس نیرتشیب ،هزورما زا یب نوکیلیس زا یراجت یدیشروخ یاه
8۶% هدش هتخاس یلع ،دنا
مغر لولس نیا بوخ هدزاب یئاتلووتوف هاگتسد رد نوکیلیس زا هدافتسا ،اه
لیلد هب تسا نکمم
تمیق دوش دودحم دیلوت یلااب 4]
[
ب ه لولس راتخاس رد یلامجا هاگن اب یلک روط نیا دیاب ،گنر اب هدش ساسح یدیشروخ یاه
لولس فرط ود رد دتاک کی و دنآ کی نآ رد هک تسناد یراجت ییایلق یرتاب کی اب هباشم ار اه
یم رارق عیام تیلورتکلا هیلا دراو فافش دورتکلا قیرط زا دیشروخ رون هک بیترت نیا هب .دنریگ
و هدش گنر نورتکلا
یم هتخیگنارب ار نآ یاه نورتکلا نیا سپس .دنک
ونان هب اه یناتیت تارذ مو
ید همین دیسکا دودح هعونمم راون اب اناسر
3.5 نورتکلا بذج اب .دش دهاوخ لقتنم ،تلو
نورتکلا یم داجیا نایرج سپس و یکیرتکلا نادیم ،هعونمم راون نیا رد اه دراو نایرج نیا .دوش
یم لاقتنا دتاک هب و هدش رادم مه دتاک .دبای
نورتکلا و دراد ار روزیلاتاک کی قن نینچ اه
ار
یم )دیدی یرت /دیدی( تیلورتکلا لولحم دراو ،تیلورتکلا رد ییایمیش نکاو قیرط زا ات دنک
نورتکلا ود گنر اب هدش ساسح یدیشروخ لولس رد .دنوش گنر لوکلوم دراو هرابود اه
لولس رد هک یدنیآرف یم ماجنا نوکیلیس طسوت ینوکیلیس یمیدق یاه
هدش کیکفت دش رد .دنا
لولس میدق یاه هب نورتکلاوتوف عبنم ناونع هب مه نوکیلیس ،ی
یم راک نادیم مه و دور
یم دیلوت ار نایرج داجیا و اهراب یزاسادج یارب مزلا یکیرتکلا یلاح رد ؛دنک
لولس رد هک
همین ،گنر اب هدش ساسح یدیشروخ هب راب لاقتنا یارب اهنت اناسر
یم راک نورتکلاوتوف و دور اه
نر هدام کی طسوت سح یگ
یم مهارف رون هب سا دنوش
.
قیقد هاگن رد اما هب هلحرم یسررب تهج ،گنر اب هدش ساسح یدیشروخ لولس کی رد رت
نوتوف ،هلحرم یم لیدبت یکیرتکلا نایرج هب ریز لحارم یط دیشروخ رون یاه
دنوش :
لکش 1 - 1 - قد درکلمع هوحن ی
ق ی ک شروخ لولس ی
د ی گنر هب ساسح
1 - حطس یور هدش هدناشن گنر ید مویناتیت
یسکا یم بذج ار هدش لیسگ نوتوف راش ،د دنک
هلداعم) 1 (
2 - هب هیاپ تلاح زا گنر ،دناگیل هب یزکرم زلف زا راب لاقتنا لیلد )
S هتخیگنارب تلاح هب( )
*S (
یم نورتکلا .دسر ید مویناتیت دورتکلا ییاناسر راون هب هدش هتخیگنارب یاه
و هدش قیرزت دیسکا
یم گنر یاسکا هب رجنم دنوش
هلداعم) 2 (
3 - نورتکلا ید مویناهتیت ییاناهسر راوهن رد هدهش قهیرزت یاه مویناهتیت تارذوناهن نیهب دیهسکا
ید ایرج سپس و یکیرتکلا نادیم و هتفای راشتنا دیسکا یم داجیا ار ن
دیهسکا ههب ناهیرج .دننک
یم هداد لاقتنا فافش یاناسر میس قیرط زا ات دوش
سپهس و رگشرامش دورتکلا هب یجراخ یشک
دسرب تیلورتکلا لولحم .
4 - نورتکلا ،تیلورتکلا لولحم رد دوجوم دیدی یرت نوی هب و هتفرگ رگشرامش دورتکلا زا ار اه
یم ادیپ هاک دیدی نوی دنک
لداعم) ه 3 (
5 - هدش دیسکا گنر )
+S نورتکلا ،تیلورتکلا لولحم اب سامت رد ( شریذپ دیدی نوی زا ار اه
هیاپ تلاح هب و هدرک (S)
یمرب هلداعم( ددرگ 5
تلاح هب نورتکلا لاقتنا زا سپ زین دیدی نوی .)
یم لیدبت دیدی یرت نوی ینعی دوخ هدش دیسکا دوش
8 ] [
–1-3 لولس عاونا یدیشروخ یاه
1-3-1 - لولس یلاتسیرک نوکیلیس رب ینتبم یدیشروخ یاه
جیار یلاتسیرک نوکیلیس ،یدیشروخ لولس یارب هدوت هدام نیرت (c-Si)
هدوت هدام .تسا
وش یم میسقت خب نیدنچ هب لاتسیرک هزادنا و لاتسیرک عون هب هجوت اب نوکیلیس د
5] [
یلاتسیرک کت نوکیلیس (c-Si)
یلاتسیرک یلپ نوکیلیس (poly-Si)
یلاتسیرک دنچ ای (mc-Si)
1-3-2 - لولس )فرومآ( یلاتسیرک ریغ کزان هیلا نوکیلیس رب ینتبم یدیشروخ یاه
نییاپ هنیزه
، یایازم زا یکی لولس
فرومآ نوکیلیس هیاپرب یدیشروخ یاه (a-Si)
یم ود .دشاب
ژایلآ یلصا ءزج a-Si
کی هصخشم ،نیارب هولاع .تسا نژوردیه و نوکیلیس ، ژایلآ
a-Si نتشاد
سا زاین رون بذج یارب کزان هیلا کی اهنت .تسلااب بذج بیرض هنیزه هاک ثعاب نیا و ت
یم داوم ش دو ۶] [
1-3-3 - لولس یاه یدیشروخ هیلا
GaAsکزان
اب یژرنا فاگ قیبطت یدیشروخ فیط
ا یداوم همزلا نیلو تسا
لدبم هعطق کی رد دیاب هک
کرحت تیلباق نتشاد زین و ،دورب راک هب یدیشروخ کیئاتلووتف یژرنا لماح رمع لوط و لااب
-
یم دایز یاه طسوت طیارش نیا .دنشاب
ب تابیکرت زا یرایس II-VI
، III-V و م هدروآرب Si -ی
هورگ داوم .دنوش III – V
هنیزه مغر یلع لااب یاه
ین نیا تخاس و لاصحتسا ی یداه هم
اب ،اه
هم روتکاف ،هنیزه اهنآ رد هک ییاضف یاهدربراک رد دایز تیقفوم رارق هدافتسا دروم تسین یم
هتفرگ لاس رد .دنا 19۶1
، یللکاش و2
رزیاوک هب یدنویپ یدیشروخ لولس کی نتفرگ رظن رد اب3
یامد اب هایس مسج کی لکش 300
لولس کی یهدزاب نیرتشیب هک دنداد ناشن نیولک
روخ ،نآ رد هتفر راکب یژولونکت عون زا رظن فرص یدیش 30
% فاگ اب یلولس یارب هک تسا
ربارب هدام یژرنا 1.39
تلو نورتکلا یم تسدب
میلاگ فاکش یژرنا هکنیا هب هجوت اب .دیآ
ربارب دیانسرآ 1.424
تلو نورتکلا یم تسا
وت لولس یحارط یارب یبسانم هدام دنا یاه
.دشاب یدیشروخ لولس
یاه کزان هیلا هیاپرب هدش هتخاس یدیشروخ GaAs
لسن ناونع هب
لولس مود یم یراذگمان یدیشروخ یاه
نوش د 7] - 9 [
1 Shockley 2 Queasier
1-3-4 - لولس یلآ داوم رب ینتبم یدیشروخ یاه
لولس ناهباشم اب هسیاقم رد یلآ داوم زا هدش هیهت یدیشروخ یاه رایسب هدزاب دوخ رگید
یرت نییاپ ه رطاخ هب اما .دنراد
س هنیز تیلباق نینچمه و نییاپ تخا یریذپ فاطعنا دننام ییاه
نصریغ فراصم یارب لولس زا یعاونا .دنتسه بسانم یتع
شروخ یاه یلآ داوم رب ینتبم یدی
لولس لماش لولس ،گنر هب ساسح یدیشروخ یاه
یلپ یدیشروخ یاه لولس و یرم
یاه
لاتسیرک رب ینتبم یدیشروخ نتسه عیام یاه
د 10] و 11 [
1-3-4-1 -
لولس گنر هب ساسح یدیشروخ یاه (DSSC )
کی هیاپ راتخاس DSSC
عون یداه همین کی هنیهب ندرک دراو ا فاکش اب( فافش n
)نهپ یژرن
نوتس زا یا هکبش کی رد د اه
هرذونان اب سامت رد ونان داعبا ر دمآرب ای اه
یگ لکش یناجرم یاه
تسا .
لکش 1 - 2 - گنر هب ساسح یدیشروخ لولس کی کیتامش
حطس یم یحارط گرزب هکبش هیلا کت کی اب نآ تمسقره و دوش
زا یششوپ ای گنر کی زا یا
ک طاقن یم لمع گنر ناونع هب هک ،یموتناو یم هدناشوپ ،دننک
یارب تیلورتکلا کی سپس .دوش
ش هداد شوپ هکبش راتخاس ذوفن یم رارق هدافتسا دروم ،لصاح هد
ای لاناک کی ات دریگ
آ و گنر نیب ییارجم دن
یم بذج ار رون گنر .دنک داجیا نوتیسکا دیلوت و دنک
یم دنک رد هک ،
گنر کرتشم حطس یم کیکفت یداه همین–
نوتوف طسوت اه نورتکلا داجیا هب رجنم و دوش
و دنبای هاک دیاب هک( تیلورتکلا هلیسو هب هدش دیسکا گنر یاه لوکلوم و یداه همین یارب دوش یم )دنوش دیلوت هرابود 12]
و 13 [
1-3-4-2 -
لولس یاه یدیشروخ یرمیلپ
لولس یگژیو یاراد یرمیلپ یدیشروخ یاه هدش هدافتسا ویتکا داوم نوچ .دنتسه یصاخ یاه
یارب للاح رد ندش لح لباق تاعطق تخاس یاه
لولس نیاربانب ،دنتسه یرایسب یلآ یاه
د تخاس تیلباق و یریذپ فاطعنا یارب مزلا لیسناتپ یاراد یرمیلپ یدیشروخ دنیارف کی ر
دودح ناوت لیدبت هدزاب اریخا .دنراد ار همانزور پاچ دننامه هتسویپ پاچ ۶
% هدش شرازگ
دراد هلصاف لومعم یاهدربراک یارب مزلا ریداقم اب رادقم نیا یلو تسا 14]
[
لکش 1 - 3 - تخاس تیلباق لولس
هتسویپ تخاس دنیارف کی تروص هب یرمیلپ یدیشروخ یاه
1-3-4-3 -
لولس یاه یموتناوک طاقن رب ینتبم یدیشروخ
هدننک دودحم روتکاف کی لولس رد یژرنا لیدبت هدزاب یارب
یژرنا فاکش کی اب یدیشروخ یاه
وتوف یژرنا هک تسا نیا همین یژرنا فاکش یلااب هدش بذج ن
نورتکلا نکردنا رثا رد یداه –
یم فلت امرگ تروص هب نونوف لماح ات دوش
ا دناب فاکش هبل هب اه هب حلاطصا هب و هدیسر یژرن
مارآ دنسرب شور ریخا یاه لاس رد زا هدافتسا اب تافلت نیا هاک یارب ییاه
یاهراتخاس
هاچ هلمج زا یموتناوک هراتخاس نیا رد .تسا هدش هئارا یموتناوک طاقن و یموتناوک یاه
ا
لماح هک یماگنه دس هلیسو هب یداه همین رد اه
یصاخ یحاون هب لیسناتپ یاه ای رتکچوک هک
د جوم لوط اب هسیاقم لباق نوتیسکا رهوب عاعش ای اهنآ یوربو
هدوت یداه همین رد اه تسا
یم دودحم دوب دهاوخ توافتم لاماک مارآ کیمانید ،دنوش
15] و 1۶ [
1-4 - لولس درکراک مسیناکم یدیشروخ یاه
ساسا لولس راک .تسا دیشروخ یژرنا بذج یانبمرب کییاتلووتف یدیشروخ یاه
یژرنا
نورتکلا داجیا ثعاب یدیشروخ یم تبثم یکیرتکلا راب اب هرفح و یفنم یکیرتکلا راب اب یاه
دوش
ید تباث یاراد یندعم یاهاناسر همین رد هدش دیلوت ینورتکلا تارذ و دنتسه ییلااب کیرتکلا
یامد تکلا تیاده قیرط زا و دنتسه هتسویپان قاتا هباج تعرس هب ،اهاناسر همین یکیر
یم اج -
هب هک دنوش لماح اهنآ
یم قلاطا دازآ یکیرتکلا یاهراب ای دازآ یاه همین .دوش
یلآ یاهاناسر
تباث یاراد ید
لماح و دنتسه ینییاپ کیرتکلا نورتکلا جوز و دنتسه هتسویپ راب یاه
هرفح–
لیکشت ار یم
یم هدیمان نوتیاسکا هک دنهد همین رد .دنوش
یداه کیکفت یارب یندعم یاه
کلا نورت و دازآ یاه رد اهنآ زا مادک ره سپس و تسا زاین دروم یلخاد یکیرتکلا نادیم ،هرفح
یم عمج فلاخم یکیرتکلاراب اب یاهدورتکلا لولس رد و دنوش
هدافتسا دروم کییاتلووتوف یاه
یم رارق نیا .دنریگ لاصتا زا یکیرتکلا نادیم
یم دوجو هب تازیهجت ردp-n دیآ
17] همین رد [
یداه نوتیاسکا ،یلآ یاه اه
هدش ادج یازجا هک دنوش کیکفت یروط دیاب یاهدورتکلا رد نآ ی
عمج فلاخم یکیرتکلا راب اب دنوش
.دشاب هنیزه مک و اراک ،رادیاپ دیاب کییاتلووتف یروانف
یرولب نوکیلیس کییاتلووتف رب غلاب ینیمخت رثوم رمع لوط و رادیاپ یلیخ
25 ییاراک و لاس
یژرنا لیدبت 20%
نیا اب .دراد ار ار دوخ تیلباق و شزرا هنیمز نیارد یرمیلپ کییاتلووتف لاح
لولس اب هسیاقم رد ینوکیلیس یاه
هب نف هک ییاج رد و هداد ناشن یبوخ ا
یرو کییاتلووتف
هتشادن هارمه هب یقفوم درکلمع یندعم تسا
( هیهت و تسیز طیحم اب یراگزاس ،هنیزه ی
تخس ) هب نف ناونع یروآ
یارب بسانم لمکم لولس
هدافتسا دروم ینوکیلیس یدیشروخ یاه
یاه لولس هک تسا یلاح رد نیا .تسا هتفرگ رارق زا ار یمک هدزاب و یرادیاپ یلآ کییاتلووتف
یم ناشن دوخ دنهد
18] و 19 [
نورتکلا هب ،یکیرتکلا نایرج دیلوت روظنم هب یدادعت میناوتب دیاب ،عقاو رد .میراد زاین اه
نورتکلا
نآ و هدرک دیلوت ار دیلوت یارب مزلا طرش ود سپ .میروآرد تکرح هب رادم ای میس کی رد ار اه
هدش دیلوت نورتکلا ندروآ رد تکرح هب مود و نورتکلا دیلوت لوا :زا دنترابع یکیرتکلا نایرج .
یدوخ هب اناسر داوم هب ار لوا طرش و دنراد دازآ نورتکلا یدایز رایسب دادعت دوخ
ایهم یبوخ
یم همین داوم رد نورتکلا دیلوت یارب .دننک هک دوش مهارف یطیارش تسا مزلا ،اناسران و اناسر
لا نورتک رب دنناوتب تیفرظ زارت یاه زارت هب ار دوخ و هدرک هبلغ یژرنا فاگ زا یشان لیسناتپ دس
نورتکلا نیا ،تروص نیا رد .دنناسرب هدام تیاده یم اه
لا تیاده رد دنناوت قن هدام یکیرتک
یم یژرنا نیا .میهدب یژرنا هدام هب دیاب ،یژرنا دس نیا رب هبلغ یارب .دننک افیا لکش هب دناوت
یژرنا یاراد زین یسیطانغمورتکلا جاوما نینچمه .دشاب یسیطانغمورتکلا جاوما ای امرگ دنتسه 20-22] [
لولس رد ج داجیا هجیتن رد و نورتکلا دیلوت یارب ،یدیشروخ یاه نایر
همین داوم زا ، اناسر
یم هدافتسا .دوش
همین هدام کی ،یدیشروخ لولس کی بلق ،عقاو رد یم هک تسا اناسر
اب دناوت
د دیلوت نورتکلا ،دیشروخ رون تفایر یم هتفگ موتناوک کیزیف رد .دنک
دیشروخ رون هک دوش
هتسب لماش یم ضرف عقاو رد .تسا یژرنا یاه
هتسب تروص هب ،یژرنا هک دوش و ازجم یاه
یم لقتنم هناگادج هتسب نیا .دوش
یم هدیمان نوتوف ،هناگادج یاه یم .دنوش
ضرف هنوگ نیا ناوت
نآ زا مادک ره هک تسا جوم کت یدایز رایسب دادعت لماش ،دیشروخ رون هکیراب کی هک درک اه
یم ار ه ساسا رب ،نوتوف ره یژرنا .درک ضرف نوتوف ای یژرنا هتسب کی لداعم ناوت هطبار نام
یم صخشم ،دش هراشا نآ هب ًلابق هک جوم یژرنا یاراد ،جوم کی دننام نوتوف ره اریز .دوش
همین هدام اب نوتوف دروخرب زا سپ .تسا نیعم جوم لوط هداد نورتکلا هب نوتوف یژرنا ،اناسر
یم اب یژرنا فاگ نامه ای لیسناتپ دس یژرنا زا رتشیب ای ربارب نوتوف یژرنا رگا .دوش ،دش
یم نورتکلا دناسرب هدام تیاده زارت هب ار دوخ و هدرک هبلغ فاگ یژرنا دس رب دناوت
23] هب[
یم تیاده زارت تمس هب و هدش ادج هدام تیفرظ زارت زا نورتکلا هک نیا ضحم یاج هب ،دور
یم داجیا هرفح کی نآ همین هدام هب دروخرب لاح رد دیشروخ رون هک یمادام .دوش
،تسا اناسر
لا یم هدام تیاده زارت هب و هدش دیلوت نورتک دوخ هرمزور یگدنز رد ار هدیدپ نیا هباشم .دور
هدید رایسب نتفر لااب هب یلیامت دوخ یعیبط تلاح رد هک دیریگب رظن رد ار یپوت ،لاثم یارب .میا
هاگدید زا رتلااب عافترا هب پوت نیا ندرک باترپ .درادن
« یژرنا » اوخب هک تسا نیا لداعم نآ دیه
نییاپ یشنارگ لیسناتپ یژرنا حطس زا ار یشنارگ لیسناتپ یژرنا حطس هب )رتمک عافترا( رت
دیاب ،دینک باترپ لااب هب ار پوت یوحن هب دیهاوخب رگا نیاربانب .دینک لقتنم )رتلااب عافترا( رتلااب ا یبسانم رادقم رب دناوتب ات دیهدب پوت هب یژرن
هبلغ نیمز یشنارگ لسناتپ دس لااب هب و هدرک
نوچ ،دیسر رظن دروم عافترا هب و تفر لااب پوت هک نیا زا سپ !دینک توش ار پوت ًلاثم ؛دورب یسر یارب پوت ،تسا یلداعتریغ پوت یارب یژرنا حطس نیا نییاپ هب هرابود ،لداعت هب ند
رب یم یلداعت طیارش هب ،دوخ لیسناتپ یژرنا هاک اب دراد لیامت پوت عقاو رد .ددرگ هیلوا
شا
یم طوقس نییاپ هب نیاربانب .ددرگرب نک
د 24] و 25 [
1-5 - ایازم ی لولس یدیشروخ یاه
هدنیازف دیدهت اب یب رشن رثا رب ییاوه و بآ تارییغت ی
زا هزادنا اهروشک زا یرایسب ،نبرک ی
هب نیزگیاج لابند تخوس یارب زیمت یژرنا یاه
مامت نایم زا .دنتسه دوخ یتنس یلیسف یاه
نیزگیاج نیااب .تسا هتشاد ار هنیزه نیرتشیب یدیشروخ یژرنا ،یژرنا یاه رظنرد اب ،لاح
هاک و بیاعم و ایازم نتفرگ 80
لنپ تمیق یدصرد نپ رد یدیشروخ یاه
،هتشذگ لاس ج
هدنیآ یدیشروخ یژرنا یارب یرادیاپ نیزگیاج یدیشروخ یژرنا .تشاد دهاوخ یناشخرد ی
تخوس یم رامش هب یلیسف یاه تخوس هکنیااب .دور
یژرنا اما ؛دنراد اضقنا خیرات یلیسف یاه
زورره ،نیارب هولاع .دوب دهاوخ سرتسد رد لاس درایلیم دنچ لقادح دیشروخ 73
تاوارت رازه
یم نیمز حطس هب دیشروخ یژرنا هک دسر
10٬000 هنازور فرصم زا رتشیب ربارب
رد یژرنا ی
یروانف تسا مزلا اهنت میظع یژرنا عبنم نیا زا هدافتسا یارب .تسا ناهج لک نآ زایندروم
هدایپ .دوش یزاس تخوس اب هسیاقم رد طیحم رب یدیشروخ یژرنا ریثأت
رایسب ،یلیسف یاه
نیا .تسا رتمک هناخلگ زاگ یژرنا
یمن رشتنم یا قارتحا هب زاین نآ هب طوبرم یروانف اریز دنک
هاگورین هچرگا .درادن تخوس ( یدیشروخ ییامرگ یاه
ساسا رب و بآ فرصم لیلد هب )CSP
هب یروانف عون یم بسانم یروانف زا هدافتسا ،دنتسه هنیهبریغ اتبسن ،هتفرراک
ار یهدزاب دناوت
ثم یارب دهد یازفا لولس لا
( کیئاتلووتف یدیشروخ یاه بآ هب یزاین قرب دیلوت یارب )PV
دنرادن 2۶] و 27 [
اجنآزا یم نیاربانب ،تسا ناوارف ایند یاهروشک بلغا رد دیشروخ رون هک هب ار یروشک ره دناوت
هدننکدیلوت کی زا و دهد هاک ار یژرنا هب اهروشک یگتسباو و دنک لیدبت هوقلاب یژرنا ی
تینما یفرط نآ
ار للاقتسا و تینما یلم حطس رد اهنت یدیشروخ یژرنا .دهد یازفا ار اه
یمن یازفا سایقم رد هکلب ؛دهد
کچوک یاه لنپ بصن اب لاثم یارب رت
یور یدیشروخ یاه
هناخ ماب یم مه اه درک نیمأت ار راوناخ ره زایندروم قرب یورین ناوت
28] [
1-7 - یدیشروخ لولس راتخاس
خب نیرتکچوک وتف هدنزاس
و کییاتل یم هدیمان لس اه .دوش
اب لس نیا نتفرگ رارق اه
رانک رد
مه یم هتخاس لوژام ، لوژام لاصتا زا سپ و دوش
یم هتخاس یدیشروخ هیارآ رگیدمه هب اه -
لولس رد هتیسیرتکلا هب دیشروخرون لیدبت هوحن .دوش روخ یاه
( لکش رد یدیش 1
- 3 ناشن)
Title and Author:
Investigation on the electronic excitations of an organic dye in order to determination of its efficiency for dye- synthesized solar cells/shaghayegh Aslani
Supervisor: Amir Naser Shamkhali (Ph.D) Graduation date: Mohammad Reza Zamanloo (Ph.D) Number of pages: 100
Abstract
Research Amin: The solar energy is the largest and purest source of energy in the earth to convert light into electricity. Solar cells, based on organic pigments, are a type of thin-layer solar cells. In these cells, the organic dye acts as an anode and its electrons are excited by the absorption of light and transmitted to the TiO2 conduction band, which lead to production of electric field and current. The cathode also plays a catalytic role and reinserts the electron into the electrolyte.
Research Method: In this study, we investigated the electronic excitation of three, new synthetic dyes using the UV_vis spectroscopic technique and compared the results with density functional and time dependent density functional calculations.
Finding :The results indicated that N=N bond length is decreased with increase of the number of azo groups in the molecule due to smaller resonance ability in larger mulecules. Also, this resonance is stronger in solution in comparison with the gas phase.
Conclusion:The results of TDDFT culcalations demoustrated that electronic excitation of these molecules at λmax is local excitations and charge transfer dose not occur. These finishings indicates that electronic excitation for dyes containing azo groups is stroungly depended on molecular conformations and the other substituents around the azo groups in such away that to determine what molecule can increase the efficiency of the solar cell, the effects of these conformations and substituents should be studied by computational method before the synthesis of these solar cells.
Keywords :Solar Cells, Electron Excitation, Density Function Theory
University of Mohaghegh Ardabili Faculty of Science
Department of Chemistry
Thesis submitted in partial fulfillment for the degree of M.Sc. in Condenced Matter Chemistry
Investigation on the Electronic Excitations of an Organic Dye in Order to Determination of Its
Efficiency for Dye-Synthesized Solar Cells
By:
Shaghayegh Aslani
Supervisor:
Amir Naser Shamkhali (Ph.D)
Advisor:
Mohammad Reza Zamanloo (Ph.D)
September 2019