การเตรียมทรงกลมกลวงซิงค์ออกไซด์และการประยุกต์ใช้เป็นขั้วไฟฟ้า ในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อม ไวแสง

Abstract

         อนุภาคทรงกลมกลวงซิงค์ออกไซด์ถูกเตรียมด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล ลักษณะเฉพาะของสารตัวอย่างที่เตรียมได้ถูกศึกษาด้วยเทคนิค XRD FESEM และ UV-Vis spectroscopy ผลการศึกษาจากเทคนิค XRD พบว่า สารตัวอย่างทั้งหมดมีโครงสร้างผลึกแบบเฮกซะโกนอลแบบเวิร์ทไซท์และขนาดผลึกมีค่าเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิแคลไซน์ ภาพถ่าย FESEM แสดงให้เห็นว่า สารตัวอย่างที่เตรียมได้ทั้งหมดมีลักษณะสัณฐานแบบทรงกลมกลวงพื้นผิวขรุขระ โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยอยู่ในช่วง 4.6 – 5.3 ไมโครเมตร ผลการศึกษาด้วยเทคนิค UV-Vis spectroscopy พบว่า ค่าร้อยละการสะท้อนแสงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิแคลไซน์ จากการศึกษาหาค่าแถบช่องว่างพลังงานโดยอาศัยสเปกตรัมการดูดกลืน พบว่า มีค่าแถบช่องว่างแถบพลังงานของสารตัวอย่างอยู่ในช่วง 3.05 – 3.13 อิเล็กตรอนโวลต์ ผลจากการทดสอบประสิทธิภาพในการผันแสงไปเป็นไฟฟ้าโดยใช้ระบบจำลองแสงอาทิตย์ความเข้มของการส่องสว่างเท่ากับ AM 1.5 พบว่า เซลล์แสงอาทิตย์ที่ โฟโตแอโนดเตรียมจากชั้นฟิล์มทรงกลมกลวง ZnO แคลไซน์ที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส มีค่าประสิทธิภาพสูงสุดเท่ากับ 0.31 เปอร์เซ็นต์ ทั้งนี้เป็นผลเนื่องมาจากสารตัวอย่างนี้มีอนุภาคขนาดใหญ่และความพรุนตัวสูง ซึ่งส่งผลต่อการกระเจิงแสงและการเก็บเกี่ยวแสงภายในโครงสร้างแบบกลวงได้ดีขึ้น           ZnO hollow spheres were synthesized by hydrothermal method. The as-prepared samples were characterized by XRD, FESEM and UV-Vis spectroscopy techniques. The XRD results showed that all the samples are hexagonal wurtzite structure and crystallite size increased with increasing calcine temperature. FESEM images exhibited that the calcined samples have a hollow sphere morphology with average diameter in the ranges 4.6-5.3 μm. The results from UV-vis spectroscopy technique indicated that the reflectivity percentage tended to increase with increasing calcine temperature. The energy band gap (Eg) of the samples were evaluated using UV-Vis absorption spectra and it was found to be in the range of 3.05-3.13 eV. The light-to-electricity conversion efficiency was carried out using the AM 1.5 direct spectrum and the result showed that the ZnO hollow sphere calcined at 600oC film-based dye-sensitized solar cell has the highest efficiency of 0.31%. This result is contributed to the relatively lager particle size and high porosity of the samples.