پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 49 |
| تعداد شمارهها | 1,261 |
| تعداد مقالات | 10,847 |
| تعداد مشاهده مقاله | 22,203,145 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 14,928,829 |
Dye-sensitized solar cells using some organic dyes as photosensitizers: A new and efficient tool for quantitative analysis | ||
| Iranian Journal of Analytical Chemistry | ||
| دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 23، خرداد 2025، صفحه 31-41 اصل مقاله (752.2 K) | ||
| نوع مقاله: Full research article | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.30473/ijac.2025.74954.1323 | ||
| نویسندگان | ||
| Jamaleddin Sheikh1؛ Zarrin Eshaghi* 2 | ||
| 1department of chemistry, Payame Noor university, Mashhad, Iran | ||
| 2Payame Noor University, Mashhad, Iran | ||
| چکیده | ||
| In this research, a novel approach was developed for the quantitative analysis of chemical compounds using dye-sensitized solar cells (DSSCs). The analyte under investigation was employed as the sensitizing dye in the DSSC, which was then used as a detector to quantify the target substance. The sample solution was simultaneously exposed to the full spectral output of a tungsten lamp, and the DSSC acted as a detector by registering the intensity of absorbed light. This system is conceptually analogous to a conventional UV-Vis spectrophotometer, with the key distinction that it operates without a monochromator, making it a simpler and more cost-effective alternative. Four types of DSSCs were fabricated using different dyes: N719, Bromoethylene Blue, Quinalizarin, and 2,7-Dichlorofluorescein. These solar cells were used in place of the traditional photodetector in a UV-Vis spectrophotometer to investigate the absorption of tungsten lamp light by solutions containing either the same dye as that used in the DSSC or different dyes. Experimental observations revealed that when the solution contained the same dye as the DSSC (i.e., matched dye), the absorption response was logarithmically proportional to the analyte concentration. In contrast, when the solution contained a different dye (i.e., mismatched dye), the system followed the Beer–Lambert law, showing a linear relationship between absorbance and concentration. This technique demonstrates potential for both qualitative and quantitative detection of analytes. For analytical applications, a uniquely fabricated DSSC incorporating the dye of interest serves as a dedicated detector for each specific analyte. | ||
| کلیدواژهها | ||
| Dye-sensitized solar cell (DSSC)؛ Quantitative detection؛ Detector؛ UV-Vis spectrophotometer؛ Organic dyes | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| سلولهای خورشیدی حساسشده با رنگ با استفاده از برخی رنگهای آلی به عنوان حساسکنندههای نوری: ابزاری جدید و کارآمد برای تجزیه کمی | ||
| نویسندگان [English] | ||
| جمال الدین شیخ1؛ زرین اسحاقی2 | ||
| 1گروه شیمی، دانشگاه پیام نور ، مشهد، ایران | ||
| 2دانشگاه پیام نور، مشهد، ایران | ||
| چکیده [English] | ||
| در این مطالعه، یک روش نوین برای اندازهگیری کمی مواد با استفاده از سلول خورشیدی رنگدانهای (DSSC) ابداع گردید. ماده مورد مطالعه به عنوان رنگدانه در سلول خورشیدی حساس شده با رنگ (DSSC) به کار گرفته می شود و این سلول به عنوان آشکارساز برای شناسایی کمی ماده هدف عمل میکند. محلول نمونه مورد بررسی به طور همزمان در معرض تابش تمام طول موجهای یک لامپ تنگستن قرار میگیرد و یک سلول خورشیدی که به عنوان آشکارساز عمل می کند، میزان جذب را ثبت میکند. این سامانه از نظر طراحی مشابه یک طیفسنج نوری ناحیه مرئی- فرابنفش است با این تفاوت که از تکفامساز استفاده نمیشود و این جزو مزایای این روش ساده است. در این مطالعه، چهار نوع سلول خورشیدی با استفاده از رنگهای مختلف ( N719 و Bromoethylene Blue و Quinalizarin و 2,7-Dichlorofluorescein ) ساخته شد. با جایگزینی این سلولهای خورشیدی با آشکارساز طیفسنج UV-Vis، شدت جذب نور لامپ تنگستن برای محلولهای حاوی رنگدانه مورد استفاده در سلول خورشیدی و سایر رنگها بررسی شد. مشاهدات نشان می دهد که اگر محلول مورد بررسی با رنگدانه استفاده شده در سلول خورشیدی همسان باشد، میزان جذب متناسب با لگاریتم غلظت خواهد بود. اما اگر محلول حاوی رنگ متفاوتی با سلول خورشیدی ( نا همسان ) باشد، پاسخ سامانه از قانون بیر-لامبرت پیروی کرده و رابطهای خطی با غلظت نشان میدهد. این روش میتواند برای شناسایی کمی و کیفی مواد مورد استفاده قرار گیرد. در تحلیلهای کیفی و کمی، DSSC منحصر به فرد ساختهشده با رنگ نمونه به عنوان آشکارساز برای هر نمونه به کار میرود. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| سلول خورشیدی رنگدانهای, شناسایی کمی, آشکارساز, اسپکترومتر فرابنفش - مرئی, رنگهای آلی | ||
| مراجع | ||
|
[1] F.J. Holler. D.A. Skoog and S.R. Crouch. Principles of instrumental analysis (7 ed.). Cengage Learning (2022).
[2] J. Perrin. Jablonski diagram (2025).
[3] D.A. Skoog. F.J. Holler and S.R. Crouch. Principles of instrumental analysis (7 ed.). Cengage Learning (2018).
[4] M.A. Green. Third generation photovoltaics: Advanced solar energy conversion. Springer Science & Business Media (2006).
[5] M. Hosenuzzaman. N.A. Rahim. J. Selvaraj. M. Hasanuzzaman. A.B.M.A. Malek and A. Nahar. Global prospects, progress, policies, and environmental impact of solar photovoltaic power generation. Renew. Sust. Energ. Rev. 41 (2015) 284-297.
[6] T.M. Razykov. C.S. Ferekides. D. Morel. E. Stefanakos. H.S. Ullal and H.M. Upadhyaya. Solar photovoltaic electricity: Current status and future prospects. Sol. Energy 85 (2011) 1580-1608.
[7] M. Grätzel. Dye-sensitized solar cells. J. Photochem. Photobiol. C 4 (2003) 145-153.
[8] X. Hou. K. Aitola and P.D. Lund. TiO₂ nanotubes for dye-sensitized solar cells—A review. Energy Sci. Eng. 9 (2021) 921-937.
[9] K. Patil. S. Rashidi. H. Wang and W. Wei. A review on photovoltaic cells and applications. Int. J. Photoenergy (2019) 1812879.
[10] S. Mathew. A. Yella. P. Gao. R. Humphry-Baker. B.F.E. Curchod. N. Ashari-Astani and M. Grätzel. Dye-sensitized solar cells with 13% efficiency achieved through the molecular engineering of porphyrin sensitizers. Nat. Chem. 6 (2014) 242-247.
[11] B. O’Regan and M. Grätzel. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO₂ films. Nature 353 (1991) 737-740.
[12] N. Heo. Y. Jun and J.H. Park. Dye molecules in electrolytes: New approach for suppression of dye-desorption in dye-sensitized solar cells. Sci. Rep. 3 (2013) 1712.
[13] D. Kumar. A short review on the advancement in the development of TiO₂ and ZnO based photo-anodes for the application of dye-sensitized solar cells (DSSCs). Eng. Res. Express 3 (2021) 042004.
[14] M.K. Nazeeruddin. A. Kay. I. Rodicio. R. Humphry-Baker. E. Müller. P. Liska and M. Grätzel. Conversion of light to electricity by cis-X₂bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate) ruthenium(II) charge-transfer sensitizers. J. Am. Chem. Soc. 115 (2001) 6382-6390.
[15] A. Hagfeldt. G. Boschloo. L. Sun. L. Kloo and H. Pettersson. Dye-sensitized solar cells. Chem. Rev. 110 (2010) 6595-6663.
[16] B.C. O’Regan. J.R. Durrant. P.M. Sommeling and N.J. Bakker. Influence of the TiCl₄ treatment on nanocrystalline TiO₂ films in dye-sensitized solar cells. J. Phys. Chem. C 111 (2007) 14001-14010.
[17] K. Hara and H. Arakawa. Dye-sensitized solar cells. In Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology 11 (2003) 1-30.
[18] V. Rondán-Gómez. I. Montoya De Los Santos. D. Seuret-Jiménez. F. Ayala-Mató. A. Zamudio-Lara. T. Robles-Bonilla and M. Courel. Recent advances in dye-sensitized solar cells. Appl. Phys. A 125 (2019) 836.
[19] L. Zhang and J.M. Cole. Anchoring groups for dye-sensitized solar cells. ACS Appl. Mater. Interfaces 7 (2015) 3427-3455.
[20] M. Hosseini and S.M. Khoshfetrat. Sensitive spectrophotometric determination of U(VI) ion at trace level in water samples: A simple and rapid homogeneous solvent-based/in-situ solvent formation microextraction based on synthesized task-specific ionic liquid. J. Solut. Chem. 53 (2024) 1443-1461.
[21] M. Hosseini and S.M. Khoshfetrat. Application of a new synthesized ionic liquid based on pyrrolidinium for microextraction of trace amounts of Cr(VI) ions in real water and wastewater samples. J. Water Chem. Technol. 45 (2023) 256-269.
[22] M. Hosseini. A. Rezaei and M. Soleymani. Homogeneous solvent-based microextraction method (HSBME) using a task-specific ionic liquid and its application to the spectrophotometric determination of fluoxetine as pharmaceutical pollutant in real water and urine samples. Chem. Pap. 78 (2024) 8195-8210.
[23] M. Moradzaman and M.R. Mohammadi. Development of an aqueous TiO₂ paste in terms of morphological manipulation of nanostructured photoanode electrode of dye-sensitized solar cells. J. Sol-Gel Sci. Technol. 75 (2015) 447-459.
[24] Z.S. Wang. T. Yamaguchi. H. Sugihara and H. Arakawa. Significant efficiency improvement of the black dye-sensitized solar cell through protonation of TiO₂ films. Langmuir 21 (2005) 4272-4276.
[25] T.H. Tsai. C.Y. Chen. C.T. Li. C.P. Lee. R. Vittal and K.C. Ho. Dye-sensitized solar cells with optimal gel electrolyte using the Taguchi design method. Int. J. Photoenergy (2013) 617126.
[26] V. More. V. Shivade and P. Bhargava. Effect of cleaning process of substrate on the efficiency of the DSSC. Trans. Indian Ceram. Soc. 75 (2016) 59-62.
[27] F. Momeni and M. Kashfi Tabrizi. Investigation of the effect of titanium dioxide (TiO₂) deposition method on the performance of dye-sensitized solar cells (DSSC). New Process. Mater. Eng. 9 (2015) 5-12.
[28] J. Cai. Z. Chen. J. Li. Y. Wang. D. Xiang. J. Zhang. H. Li and H. Ji. Enhanced conversion efficiency of dye-sensitized solar cells using a CNT-incorporated TiO₂ slurry-based photoanode. AIP Adv. 5 (2015) 027118 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 164 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 120 |
||