Analysis of the electrodeposited ZnO as photo anode for solar cells

• Autorzy: Rummaja, Iskandar Dzulkarnain , Idris, Muhammad Idzdihar , Zamberi, Aina Maisarah , Norddin, Nurbahirah , Zainudin, Muhammad Noorazlan Shah , Abd Razak, Jeefferie , Bin Ramlee, Khairul Radi Husin , Samat, Fadzli

Warianty tytułu

PL

Analiza elektroosadzanego ZnO jako fotoanody do ogniw słonecznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

There are many methods to deposit a photoanode layer of DSSC, such as doctor blade, sputtering and spin coating. However, there are limitations for each of the methods. Electrochemical deposition is a three-electrode, cost-effective method for depositing metal, metallic oxide, and composites. The three-electrode method can also control the coating thickness and chemical composition by varying the deposition potential/current. Zinc Oxide (ZnO) is an n-type semiconductor with a wide bandgap energy value lying in the range of 3.37 eV. In this work, ZnO layers were deposited using an electrodeposition method by varying the time and molarity of the solution. The potential difference used in this experiment was - 0.61 V based on the cyclic voltammetry and chronoamperometry using a potentiostat and NOVA software. The qualities of the deposited ZnO have been studied using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Ultraviolet-Visible Spectroscopy (UV-Vis) to determine their characterizations.

PL

Istnieje wiele metod osadzania warstwy fotoanody DSSC, takich jak rakla, napylanie katodowe i powlekanie wirowe. Istnieją jednak ograniczenia dla każdej z metod. Osadzanie elektrochemiczne to opłacalna metoda osadzania metali, tlenków metali i kompozytów za pomocą trzech elektrod. Metoda trójelektrodowa może również kontrolować grubość powłoki i skład chemiczny poprzez zmianę potencjału/prądu osadzania. Tlenek cynku (ZnO) to półprzewodnik typu n o wartości energetycznej szerokiego pasma wzbronionego mieszczącej się w przedziale 3,37 eV. W tej pracy warstwy ZnO osadzano metodą osadzania elektrolitycznego, zmieniając czas i molarność roztworu. Różnica potencjałów zastosowana w tym eksperymencie wynosiła -0,61 V w oparciu o cykliczną woltamperometrię i chronoamperometrię z użyciem potencjostatu i oprogramowania NOVA. Właściwości osadzonego ZnO badano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i spektroskopii w zakresie widzialnym i ultrafioletowym (UV-Vis) w celu określenia ich charakterystyki.

Słowa kluczowe

PL

tlenek cynku; fotoanoda; osadzanie elektrochemiczne; SEM; UV-Vis

EN

Zinc Oxide; photoanode; electrochemical deposition; SEM; UV-Vis

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 2
• Strony: 123--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Rummaja, Iskandar Dzulkarnain

• Fakulti Kejuruteraan Elektronik dan Kejuruteraan Komputer (FKEKK), Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Melaka, Malaysia

autor

Idris, Muhammad Idzdihar

• Micro and Nano Electronic (MiNE), Centre for Telecommunication Research and Innovation (CeTRI), Fakulti Kejuruteraan Elektronik & Kejuruteraan Komputer, Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Hang Tuah Jaya, 76100 Durian Tunggal, Melaka, Malaysia

autor

Zamberi, Aina Maisarah

• Fakulti Kejuruteraan Elektronik dan Kejuruteraan Komputer (FKEKK), Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Melaka, Malaysia

autor

Norddin, Nurbahirah

• Fakulti Teknologi Kejuruteraan Elektrikal & Elektronik (FTKEE), Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Melaka, Malaysia

autor

Zainudin, Muhammad Noorazlan Shah

• Fakulti Kejuruteraan Elektronik dan Kejuruteraan Komputer (FKEKK), Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Melaka, Malaysia

autor

Abd Razak, Jeefferie

• Fakulti Kejuruteraan Pembuatan(FKP), Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Melaka, Malaysia

autor

Bin Ramlee, Khairul Radi Husin

• Fakulti Teknologi Kejuruteraan Elektrikal & Elektronik (FTKEE), Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Melaka, Malaysia

autor

Samat, Fadzli

• Fakulti Kejuruteraan Pembuatan(FKP), Universiti Teknikal Malaysia Melaka, Melaka, Malaysia

Bibliografia

• [1] M. Kazici et al., “Solar Cells,” Compr. Energy Syst., vol. 4–5, pp. 637–658, 2018, doi: 10.1016/B978-0-12-809597-3.00426-0.
• [2] G. Yang, H. Tao, P. Qin, W. Ke, and G. Fang, “Recent progress in electron transport layers for efficient perovskite solar cells,” J. Mater. Chem. A, vol. 4, no. 11, pp. 3970–3990,2016, doi: 10.1039/c5ta09011c.
• [3] N. G. Park, “Perovskite solar cells: An emerging photovoltaic technology,” Mater. Today, vol. 18, no. 2, pp. 65–72, 2015, doi: 10.1016/j.mattod.2014.07.007.
• [4] S. A. Arote, V. Tabhane, S. D. Gunjal, K. C. Mohite, and H.Pathan, “Structural and optical properties of electrodeposited porous SnO2 films: Effect of applied potential and post deposition annealing treatment,” in Macromolecular Symposia, Jan. 2015, vol. 347, no. 1, pp. 75–80, doi: 10.1002/masy.201400038.
• [5] Z. Chen, Y. Tian, S. Li, H. Zheng, and W. Zhang, “Electrodeposition of arborous structure nanocrystalline SnO 2 and application in flexible dye-sensitized solar cells,” J. Alloys Compd., vol. 515, pp. 57–62, Feb. 2012, doi: 10.1016/j.jallcom.2011.10.116.
• [6] N. Fu, X. Xiao, X. Zhou, J. Zhang, and Y. Lin, “Electrodeposition of platinum on plastic substrates as counterelectrodes for flexible dye-sensitized solar cells,” J. Phys. Chem. C, vol. 116, no. 4, pp. 2850–2857, Feb. 2012, doi: 10.1021/jp206676s.
• [7] Z. Chen, Y. Tang, L. Zhang, and L. Luo, “Electrodeposited nanoporous ZnO films exhibiting enhanced performance in dye-sensitized solar cells,” Electrochim. Acta, vol. 51, no. 26, pp. 5870–5875, Aug. 2006, doi: 10.1016/j.electacta.2006.03.026.
• [8] G. Tsekouras, A. J. Mozer, and G. G. Wallace, “Enhanced Performance of Dye Sensitized Solar Cells Utilizing Platinum Electrodeposit Counter Electrodes,” J. Electrochem. Soc., vol. 155, no. 7, p. K124, 2008, doi: 10.1149/1.2919107.
• [9] J. C. Chou, C. C. Ko, P. Y. Kuo, C. H. Lai, Y. H. Nien, and J. X. Chang, “Fabrication of Dye-Sensitized Solar Cells Using Zinc Oxide Nanorod-Modified Titanium Dioxide Photoanode,” IEEE Trans. Nanotechnol., vol. 18, pp. 553–561, 2019, doi: 10.1109/TNANO.2019.2915367.
• [10] S. Zhu et al., “Hydrothermal synthesis of oriented ZnO nanorod-nanosheets hierarchical architecture on zinc foil as flexible photoanodes for dye-sensitized solar cells,” Ceram. Int., vol. 40, no. 8 PART A, pp. 11663–11670, 2014, doi: 10.1016/j.ceramint.2014.03.173.
• [11] A. B. F. Martinson, J. W. Elam, J. T. Hupp, and M. J. Pellin, “ZnO Nanotube Based Dye-Sensitized Solar Cells,” NANO Lett., vol. 7, no. 8, pp. 2183–2187, 2007, doi: 10.1021/nl070160.
• [12] J. A. Anta, E. Guillén, and R. Tena-Zaera, “ZnO-based dyesensitized solar cells,” J. Phys. Chem. C, vol. 116, no. 21, pp. 11413–11425, May 2012, doi: 10.1021/jp3010025.
• [13] M. Ichimura and H. Takagi, “Electrodeposited ZnO/SnS heterostructures for solar cell application,” Jpn. J. Appl. Phys., vol. 47, no. 10 PART 1, pp. 7845–7847, Oct. 2008, doi: 10.1143/JJAP.47.7845.
• [14] F. Xu and L. Sun, “Solution-derived ZnO nanostructures forphotoanodes of dye-sensitized solar cells,” Energy Environ. Sci., vol. 4, no. 3, pp. 818–841, Mar. 2011, doi: 10.1039/c0ee00448k.
• [15] F. A. Cataño, L. W. Allende, and H. Gómez, “ELECTRODEPOSITION OF ZnO NANOROD ARRAYS FOR APPLICATION IN PEROVSKITE BASED SOLAR CELLS,” 2015.
• [16] C. Zhou et al., “ZnO for solar cell and thermoelectric applications,” in Oxide-based Materials and Devices VIII, Mar. 2017, vol. 10105, p. 101051K, doi: 10.1117/12.2262772.
• [17] Y. Ohya, T. Niwa, T. Ban, and Y. Takahashi, “Thin Film Transistor of ZnO Fabricated by Chemical Solution Deposition,” 2001.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.02.20