در این تحقیق تاثیر بکارگیری نانوکره ها و نانومیله های Cu2O بر روی پوشش Cu2O که به ترتیب به روش ترسیب الکتروشیمیایی و اکسیداسیون حرارتی فراهم شده است، بررسی شده است. سطح لایه Cu2O با بکارگیری نانوساختارهای این اکسید اصلاح شده است، نانومیلههای اکسید مس با استفاده از روش اکسیداسیون آندی در محیط قلیایی از سطح فلز مس صیقل یافته، ساخته میشوند. این ساختارهای با طول متوسط 150 نانومتر، برای دستیابی به فاز خالص Cu2O در فرآیند حرارت دهی در دمای 700oC در محیط آرگون قرار میگیرند. ساختار ناهمگون توده ای دوم از لایه نشانی چرخشی نانوکره های تجاری شده به ابعاد 350 نانومتر بر روی لایه توده ای Cu2O به روش ترسیب الکتروشیمیایی، فراهم شد. منحنی چگالی جریان-ولتاژ در آنالیز فتوالکتروشیمیایی، از هر دو ساختار ناهمگون بر پایه ی نانومیله ها و نانوکره ها در حالت بهینه خود به ترتیب بهبود جریان فتوالکتروشیمیایی در حدود %76 و %28 نسبت به ساختار فقط تودهای نشان میدهد. آنالیز اسپکتروسکوپ آمپدانس الکتروشیمیایی (EIS) نشان میدهد که مقاومت ساختارهای ناهمگون کاهش می یابد و سطح موثر آنها افزایش می یابد.

تولید هیدروژن بوسیله تجزیه آب تحت نور خورشید با استفاده از نیمه هادی ها یک روش امیدوار کننده برای تولید یک انرژی پاک و تجدید پذیر می باشد. Cu2O یک نیمه هادی مثبت می باشد که به واسطه موقعیت نوار هدایت می تواند به عنوان فتوکاتد در تجزیه آب استفاده شود. در این تحقیق Cu2O به روش رسوب دهی الکتروشیمیایی سنتز شد و الگوی پراش اشعه ایکس بیانگر خلوص لایه ی Cu2O می باشد. به منظور ایجاد دو لایه Cu2O-CuO و بهبود خاصیت فتوالکتروشیمیایی، لایه Cu2O در دمای C◦ 450 به مدت 30 دقیقه عملیات حرارتی شد. لایه CuO در اثر اکسیداسیون لایه Cu2O ایجاد گردید. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بیانگر تغییر میکروساختار بعد از عملیات حرارتی و اندازه دانه های نانومتری می باشد. مقدار جریان تحت نور با استفاده از روش پتانسیل روبشی خطی تحت قطع و وصل نور اندازه گیری شد که نتایج حاکی از افزایش جریان تحت نور با عملیات حرارتی در دمای C◦ 450 به مقدار µ A. cm-2731 می باشد. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی تحت ولتاژ ثابت و فرکانس هایHz 105-1/0 و همچنین در فرکانس ثابت و ولتاژ V5/0 تا 3/0-به منظور مطالعه رفتار انتقال بار و تعیین پتانسیل نوار مسطح و چگالی حامل بار انجام گرفت. مقدار چگالی حامل بار برای Cu2O و Cu2O-CuO به ترتیب به مقدار 1018× 3/1 و 1018× 05/3 و مقدار پتانسیل نوار مسطح به ترتیب به مقدار V 19/0 و 23/0 نسبت به مرجع Ag/AgCl بدست آمد.

در این مقاله سنتز دومرحله ای نانوساختارهای ZnO/Cu2O به روش ترکیبی نمک مذاب و فرآیند هیدروترمال گزارش شده است. در ابتدا ساختارهای نانومقیاس اکسید روی به روش نمک مذاب تهیه شد. برای سنتز اکسید روی، واکنش کلرید روی و هیدروکسید سدیم-پتاسیم در بالاتر از دمای یوتکتیک آن (200oC) روی داد. بررسی های فازی نشان می دهند که ماده تولید شده نیازی به عملیات حرارتی تکمیلی ندارد. با تغییر عوامل موثر بر واکنش، مورفولوژی های متفاوتی از جمله صفحه ای، گل شکل و سوزنی تشکیل شد. ساختار گل شکل بدلیل جذب نور بالا به عنوان هسته انتخاب شد. در مرحله دوم فرآیند، اکسید مس به روش هیدروترمال بر روی ساختار نانومقیاس ZnO سنتز گردید. از آزمون های XRD، SEM و UV-Vis جهت مشخصه یابی و بررسی مورفولوژی نانوساختار و خواص نوری آن استفاده گردید. نتایج نشان داد که نانوساختار هسته-پوسته ZnO/Cu2O بدست آمده برای استفاده در پیل های فتوالکتروشیمایی نسبت به نانو ساختارهای اکسید روی، مناسب تر است.

تولید هیدروژن با استفاده از تجزیه آب تحت نور خورشید یک روش امیدوار کننده برای تولید سوخت پاک و تجدیدپذیر می باشد. با استفاده از نیمه هادی های مثبت و منفی به ترتیب به عنوان فتوکاتد و فتوآند می توان آب را به عناصر تشکیل دهنده آن یعنی هیدروژن و اکسیژن تجزیه نمود. از هماتیت می توان به عنوان فتوآند برای این منظور استفاده نمود. در این تحقیق هماتیت با استفاده از روش رسوب دهی الکتروشیمیایی ایجاد شده است. جهت تعیین فاز از تفرق اشعه ایکس استفاده شد که الگوی پراش بیانگر هماتیت با ساختار بلوری رومبوئدرال می باشد. مورفولوژی سطحی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده ی دو لایه ی پایینی همراه با ترک و لایه بالایی بصورت ذرات می باشد. مقدار جریان تحت نور با استفاده از پتانسیل روبشی خطی تحت قطع و وصل نور مرئی تعیین شدند که در پتانسیل V6/0 نسبت به الکترود Ag/AgCl به مقدار μ A. cm-2 5/2 بدست آمد. منحنی نایکوئیست هماتیت در پتانسیل V0 و V6/0 با استفاده از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بدست آمد و مدار معادل آنها شبیه سازی گردید و مقدار پارامترهای مربوطه بدست آمدند. همچنین با استفاده از منحنی مات-شاتکی مقدار پتانسیل فلت باند و مقدار دانسیته حامل بار به ترتیب به مقدار V 35/0-نسبت به مرجع Ag/AgCl و cm-3 1018×4/8 بدست آمدند.

1در این تحقیق، فرآیند رشد و مقدار بهینه طول نانومیله های اکسید روی به عنوان نیمه­رسانای مورد استفاده در سلول های خورشیدی فتوالکتروشیمیایی به روش سل-ژل و هیدروترمال مورد بررسی قرار گرفته است. این نانو ساختارها با داشتن شکاف انرژی مناسب، حین دریافت نور خورشید سبب انجام فرآیند جدایش آب به عناصر سازنده آن، هیدروژن و اکسیژن می­شوند. بیشترین مقدار رشد نانومیله ها با زیر لایه FTO و حلال آب دیونیزه، دمای رشد 95 درجه سانتیگراد و زمان رشد 3 ساعت محقق گردید که طول نانومیله های رشد یافته 1500 نانومتر بود و بیشترین نسبت طول به عرض L/W با مقدار 15 برابر در این شرایط به دست آمد. در مرحله نهایی نیز آزمون های فتوالکتروشیمیایی و تاثیر طول نانومیله ها بر فرآیند جدایش آب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون های فتوالکتروشیمیایی نشان می­دهد که مقداری بهینه­ برای طول نانومیله ها وجود دارد. بهترین نتایج فتوالکتروشیمیایی با نسبت طول به عرض L/W با مقدار حداکثر 10 برابر و با طول نانو میله های حداکثر تا 1000 نانومتر که طی مدت 2 ساعت و دمای 95 درجه سانتیگراد رشد داده شد، به دست آمد.

در این پژوهش، ویژگی نوری-الکتریکی و بازده تبدیل فتوالکتروشیمیایی سلول خورشیدی دو وجهی حساس به رنگ دانه N719 متشکل از فیلم پلی آنیلین (PANI) و فیلم نانوساختار تیتانیم اکسید (TiO2) موردبررسی قرارگرفته است. الکترود متقابل برپایه PANI طی فرایند بسپارش آنیلین با کاتالیست اسیدی تهیه شد. درحالی که فیلم TiO2، به عنوان فتوآند، در دمای پایین به کمک روش شیمیایی سل-ژل و فرایند لایه نشانی غوطه وری ساخته شد. بالا بودن مقدار عبوردهی نوری سلول ساخته شده، سبب شد تا بر اثر تابش نور از دو وجه، چگالی بالاتری از مولکول های رنگ، طی فرایند فتوشیمیایی برانگیخته شوند. افزایش بازدهی تبدیل سلول در حضور رنگ دانه مولکولی بر پایه روتنیم، با نام تجاری N719، تا مقدار 22/8% در مقایسه با سلول مشابه ساخته شده با الکترود پلاتین (با بازدهی 75/7 %) مناسب تر است. هزینه پایین ساخت و بالا بودن عبوردهی نوری تا 71 % در ناحیه نور مرئی، امکان استفاده از الکترودهای PANI و TiO2 با ریختی ویژه را برای ساخت سلول های خورشیدی دووجهی، در مقیاس صنعتی، فراهم می سازد.