Farklı ışık şiddetleri altında doğal alizarin boyar maddesinin TiO2 tabanlı boya duyarlı güneş pilinin verimliliği üzerindeki etkisi

Boya duyarlı güneş pillerinin (BDGP'lerin) ticarileştirilmesindeki büyük zorluklardan biri, uzun vadeli cihaz stabilitesinin ve yüksek foto dönüşüm verimliliğinin (PCE) aynı anda sağlanmamasıdır. Ayrıca, doğal boyalar genellikle yaygın olarak kullanılan sentetik boyaların yüksek maliyeti ve toksik doğası nedeniyle tercih edilse de genellikle foto-kararsızlık ve düşük PCE ile karşı karşıyadır, bu da BDGP'lerin genel performansını sınırlamaktadır. Bu bağlamda, doğal alizarin boya duyarlaştırıcısının, değişen güneş ışığı şiddetleri altında TiO2 tabanlı bir BDGP'nin verimliliği üzerindeki etkisini inceledik. BDGP'de fotoanot olarak kullanılmak üzere TiO2 nanopartikülleri, çevre dostu bir hidrotermal yöntem ile sentezlendi. Sentezlenen TiO2 nanopartiküllerinden hazırlanan bir macun, doktor blade yöntemi kullanılarak 0,49 cm2 alanına sahip flor katkılı kalay oksit (FTO) kaplı cam altlığına uygulandı. X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri, TiO2 fotoanodunun anataz fazında olduğunu ve nanopartiküllerden oluşan yoğun ve gözenekli bir morfolojiye sahip olduğunu gösterdi. UV Vis analizi, fotoanodun görünür bölgede %80 maksimum geçirgenlik ve 3,28 eV'lik bir doğrudan bant aralığına sahip olduğunu ortaya koydu. FTO/TiO2/Alizarin/(I⁻/I3⁻)/Pt/FTO mimarisine sahip bir BDGP üretildi ve fotovoltaik performansı, değişen ışık şiddetleri altında test edildi. Ölçümler, BDGP'nin, ışık şiddetine bağlı olarak JSC (4,48-9,59 mA/cm2), VOC (0,650,76 V), FF (0,55-0,65) ve PCE (η) (4,01-9,48%) değerlerinde değişiklikler gösterdiğini ortaya koydu. Bulgularımız, doğal alizarin boyasının, BDGP'lerin ticarileştirilmesi için umut verici bir duyarlaştırıcı adayı olduğunu göstermektedir.