Zeitschrift für Nanomaterialien und molekulare Nanotechnologie

Einfluss von Dotierstoffen auf die Leistung von ZnSe-Nanopartikeln als Photokathode für farbstoffsensibilisierte Solarzellen

Rose CIR, Raj MF und Rajendran JA

Mit Zinkselenid (ZnSe), Kupfer, Nickel und Kobalt dotierte ZnSe-Nanopartikel (Cu, Ni, Co-ZnSe) wurden erfolgreich durch die Solvothermalmethode synthetisiert. Die optischen, strukturellen und elementaren Zusammensetzungen der synthetisierten ZnSe-Nanopartikel sowie ihre morphologischen Eigenschaften und elektrochemischen Studien wurden beschrieben. Das Röntgenbeugungsmuster unterstützt eine hexagonale Wurtzit-Struktur und die Kristallgrößen wurden mit 13,7, 13,1, 10,6 und 7,9 nm für ZnSe-, Cu-, Ni- und Co-ZnSe-Nanopartikel bestätigt, was durch eine TEM-Analyse weiter bestätigt wurde. Die Bandlückenenergie wurde für ZnSe-, Cu-, Ni- und Co-ZnSe-Nanopartikel mit 2,5, 2,7, 3,2 und 3,5 eV berechnet. Rasterelektronenmikroskopaufnahmen zeigten die Bildung stäbchenförmiger Nanopartikel und die wirksame Dotierung wurde durch eine EDX-Spektralanalyse weiter bestätigt. Die Kinetik der Elektronentransporteigenschaften wurde durch elektrochemische Analyse untersucht und es wurde festgestellt, dass Co-ZnSe im Vergleich zu Cu-, Ni-ZnSe-Nanopartikeln eine höhere elektrokatalytische Aktivität aufweist. DSSCs wurden mit einer mit Rutheniumfarbstoff immobilisierten Halbleiter-Fotoanode (TiO2), einem Redoxelektrolyten (I-/I3-), ZnSe-, Cu-, Ni- und Co-ZnSe-Nanopartikeln als Gegenelektroden (CE) hergestellt. Die maximale Leistungsumwandlungseffizienz von Solarzellen betrug 1,20 %, 1,99 %, 2,51 % und 3,21 % für ZnSe-, Cu-, Ni- und Co-ZnSe-Nanopartikel und es wurde festgestellt, dass der Dotierstoff mit einer größeren Anzahl ungepaarter Elektronen die Solarzelle effektiv beeinflusst.