DESIGN AND FABRICATION OF DYE-SENSITIZED SOLAR CELL USING SELF-SYNTHESIZED QUATERNARY (TIO2/ZNO/CDS/GRAPHENE) NANOCOMPOSITE BY PULSED LASER ABLATION TECHNIQUE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (MS thesis Abdulmojeed)
thesis_combine.pdf Download (9MB) | Preview |
Arabic Abstract
يعتبر الحصول على ماء و طافة نظيفة غير ملوثة من اهم التحديات التي تواجه العالم في الوقت الحاضر.و تعتبر المواد الكيمياءية عالية الثبات و النشاط احدي اهم طرق حل هذه المشكلة. العيب التي تواجهها المحفزات القائمة تشمل إعادة الاتحاد للشحنات المولدة بفعل الضوء من الناقل والنشاط المحدود في منطقة الأشعة فوق البنفسجية . لذلك، فان تصميم المواد المركبة القائمة على أشباه الموصلات هو نهج واعد للقضاء على هذه العيوب. وقد تم اختيار أشباه الموصلات بارزة مثل اكسيد التايتينيوم النانوية و أكسيد الزنك و كبريتيد الكادميوم، و كربيد السيليكون والجرافين لهذا الغرض. تم توليفها كبريتيد الكادميوم والجرافين لأول مرة على طريقة كيميائية وأعدت أكسيد الزنك / اكسيد التايتينيوم ، اكسيد التايتينيوم / كبريتيد الكادميوم ، اكسيد التايتينيوم / كربيد و اكسيد التايتينيوم / الجرافين في نسبة الوزن مختلفة. طبقت المواد في تحليل صبغ الميثيل البرتقالي و مثل قطب سالب في الخلية الشمسية توعية الصبغة. أظهرت النتائج أن أكسيد الزنك / اكسيد التايتينيوم من 9: 1 نسبة الوزن، اكسيد التايتينيوم مع 01:10 نسبة الوزن من كبريتيد الكادميوم، كربيد، والجرافين دينا أفضل النشاط من جميع بمركب متناهي في الصغر ثنائي. من أجل أن يكون لها سيطرة ممتازة على تحسين الأداء في أفضل بمركب متناهي في الصغر، وكتب رمز الزائفة إلى الجمع بين فعالية أفضل مركب ثنائي لتشكيل أكسيد الزنك / اكسيد التايتينيوم / كبريتيد الكادميوم / كربيد وأكسيد الزنك / اكسيد التايتينيوم / كبريتيد الكادميوم / الجرافين الرباعية بمركب متناهي في الصغر. وبالتالي، تم توليفها مركب ثنائي ورباعي بطريق البصرية المعروفة باسم نابض ليزر تذرية في السائل (تقنية. وقد أجريت الدراسة الهيكلية، البصرية، الصرفية والتركيبية على مركب ثنائي ورباعي باستخدام حيود الأشعة السينية، المجهر الالكتروني والأشعة فوق البنفسجية فيس التحليل الطيفي، رامان الطيفي وXPS. بالمقارنة مع أكسيد الزنك NR، اكسيد التايتينيوم ، ومركب ثنائي، يظهر مركب رباعي تحسين الأداء الضوئية.
English Abstract
Pollutant-free water and clean energy are the important challenges we currently face in the universe. Chemically stable and highly active materials are needed to solve these challenges. The drawbacks faced by existing catalysts are: (a) recombination of the photogenerated carrier and (b) restricted activity in the ultraviolet (UV) region. Therefore, designing semiconductor based composites is a promising approach to eliminate these drawbacks. Prominent semiconductors such as TiO2, ZnO, cadmium sulfide (CdS), silicon carbide (SiC) and graphene were chosen for this purpose. In this work, CdS and graphene were first synthesized by a chemical method separately and then ZnO/TiO2, TiO2/CdS, TiO2/SiC and TiO2/graphene hybrid catalyst were prepared in different weight percentage ratio. The synthesized materials were then applied in the degradation of methyl orange (MO) dye and as photoanode in the dye-sensitized solar cell. The results obtained show that ZnO NR/TiO2 NP of 9:1 weight ratio, TiO2 with 1:10 weight ratio of CdS, SiC, and graphene have the best activity out of all the above mentioned binary nanocomposite. In order to have an excellent control over the enhanced performance in the best nanocomposite, a pseudo code was written to effectively combine the best binary composite to form ZnO/TiO2/CdS/SiC and ZnO/TiO2/CdS/graphene quaternary nanocomposite. However, the binary and quaternary composite were synthesized by an optical route known as Pulsed Laser Ablation in Liquid (PLAL) technique. The structural, optical, morphological and compositional studies were conducted on the binary and quaternary composite using XRD, SEM, TEM, FTIR, UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy and XPS. Compared to ZnO, P-25 TiO2, and binary composite catalysts, the quaternary composites show enhanced photovoltaic performance.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Chemistry Environmental Chemical Engineering Research Physics Mechanical |
| Department: | College of Engineering and Physics > Physics |
| Committee Advisor: | Gondal, Mohammad A. |
| Committee Members: | Yamani, Zain Hassan and Faiz, Mohamed M. |
| Depositing User: | ABDUL-MOJE OLABISI ILYAS (g201304870) |
| Date Deposited: | 07 Jan 2016 10:04 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 16:32 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139838 |