Sintesis dan pencirian kanji-2 sulfofenilkaliks [4] resorsinarin sebagai pengisi dalam elektrolit polimer pepejal berasaskan kanji bagi aplikasi sel suria terpeka pewarna

Abstract

Pembangunan sel suria terpeka pewarna (DSSC) berpotensi untuk menjana tenaga suria dengan efisien. Walaubagaimanapun, rekombinasi cas sering berlaku dalam langkah penjanaan elektron dalam DSSC yang telah memberikan kesan terhadap tahap kecekapan sel. Permasalahan rekombinasi cas ini dipercayai dapat diatasi dengan mempercepatkan penjanaan semula elektron pewarna dengan menggabungkan molekul pewarna ke dalam elektrolit polimer pepejal. Oleh itu, ubi gadong dijadikan bahan penjerap pewarna dan juga matriks bagi pembangunan elektrolit polimer pepejal bagi mengatasi masalah penjanaan semula elektron yang berlaku dalam DSSC. Potensi penjerap pewarna; kanji-2-sulfofenilkaliks[4]resorsinarin (S-C) sebagai pengisi dalam elektrolit polimer pepejal berasaskan kanji telah diteliti dalam kajian ini. 2-sulfofenilkaliks[4]resorsinarin telah disintesis dan seterusnya telah ditaut silang kimia dengan kanji menggunakan penaut silang epiklorohidirin. Pengisi kanji-2-sulfofenilkaliks[4]resorsinarin (S-C) yang telah disintesis kemudian diserakkan ke dalam elektrolit polimer pepejal berasaskan kanji (SPE) menggunakan teknik pengacuan larutan. Hasil 2-sulfofenilkaliks[4]resorsinarin yang telah disintesis ditentukan dengan kewujudan getaran asid sulfonik SO3- pada 1138 cm-1 seperti yang ditunjukkan pada analisis inframerah. Sementara itu, puncak getaran C-O-C pada 1016 cm-1 membuktikan taut silang kimia telah berlaku antara kanji dan 2-sulfofenilkaliks[4]resorsinarin seterusnya meningkatkan kestabilan terma serta suhu penguraian serbuk S-C. Analisis struktur menggunakan difraktometer sinar-X (XRD) juga menunjukkan kekristalan kanji telah meningkat setelah tautan silang dengan 2-sulfofenilkaliks[4]resorsinarin berlaku. Morfologi permukaan serbuk S-C menggunakan mikroskopi imbasan elektron (SEM) menunjukkan gabungan fasa berterusan dan tidak berterusan yang menggambarkan kesesuaian S-C selepas taut silang kimia. Kehadiran fasa tidak berterusan adalah disebabkan oleh bahagian kanji tidak larut yang dapat dijelaskan dengan kewujudan dua fasa kanji dan S-C yang berasingan. Bagaimanapun, fasa berterusan menunjukkan keterlarutan sistem tergabung yang diperbuat daripada kanji-2-sulfofenilkaliks[4]resorsinarin (S-C). Nilai kekonduksian ion tertinggi yang didapati daripada elektrolit polimer pepejal berasaskan kanji dengan komposisi 10 %bt. S-C dan 40 %bt. garam NaI adalah 4.847 x 10-5 S cm-1. Interaksi di antara garam dan SPE dibuktikan menggunakan analisis inframerah dan analisis termagravimetrik. Pemerhatian morfologi pada keratan rentas SPE yang dipatahkan menunjukkan permukaan yang rata tanpa fasa terpisah. Menariknya di sini, tanpa kehadiran molekul iodin, DSSC berasaskan elektrolit polimer pepejal kanji-10 %bt. S-C - 40 %bt. garam NaI mencapai peratusan kecekapan 0.017 % dengan nilai Jsc dan Voc masing-masing 0.154 mA/cm2 dan 0.543 V di bawah keamatan cahaya 100 mW/cm2. Manakala, setelah penambahan pewarna dalam elektrolit yang sama (kanji-10 %bt. S-C - 40 %bt. garam NaI), peratusan kecekapan DSSC meningkat kepada 0.022 % dengan nilai Jsc dan Voc masing-masing 0.229 mA/cm2 and 0.521 V di bawah keamatan cahaya yang sama. Justeru, mengambil kira kebolehan dihasil semula DSSC berasaskan kanji bersama keputusan-keputusan yang didapati dalam kajian ini, ia menunjukkan potensi yang baik untuk mengkaji DSSC berasaskan kanji dengan lebih mendalam.