Grafin satu lapisan–polipirol disediakan melalui teknik kronoamperometri sebagai elektrod lawan bagi sel suria terpeka pewarna

Abstract

Prestasi sel suria terpeka pewarna (DSSC) yang menggunakan polipirol (PPy) tunggal sebagai elektrod lawan didapati rendah dengan kecekapan penukaran kuasa (PCE) dalam julat 2% hingga 4%. Keaslian kerja ini ialah penyediaan grafin satu lapisanpolipirol (SLG-PPy) menerusi teknik kronoamperometri yang merupakan teknik yang mudah dan kos efektif. Sehubungan itu, kajian ini meneliti strategi peningkatan prestasi melalui pengoptimuman tempoh pemendapan, kepekatan monomer pirol (Py) serta penggabungan SLG ke dalam nanostruktur PPy. Filem PPy dan komposit SLG-PPy disediakan pada substrat FTO menggunakan kaedah pemendapan elektrokimia secara kronoamperometri dalam larutan yang mengandungi Py, asid sulfurik (H2SO4) dan natrium dodesil sulfat (SDS), dengan penambahan SLG bagi sampel komposit. Peningkatan tempoh pemendapan meningkatkan saiz dan kepadatan nanopartikel, dengan tempoh optimum 90 s menghasilkan kepadatan partikel tertinggi 135 partikel/μm2 serta rintangan pemindahan cas terendah 8.761 Ω. Analisis morfologi dan komposisi menunjukkan peningkatan kandungan karbon apabila tempoh dipanjangkan, manakala analisis struktur mengesahkan kewujudan ciri terkonjugasi dalam PPy. Sampel optimum merekodkan tenaga foton 2.63 eV dan memberikan PCE 2.924%, ketumpatan arus litar pintas (Jsc) 16.9 mA/cm2, voltan litar terbuka (Voc) 0.561 V, dan faktor pengisian (FF) 0.309. Nilai peningkatan PCE dapat dihubungkait dengan penurunan tenaga foton. Variasi kepekatan monomer Py menunjukkan nilai optimum 0.2 M yang menghasilkan morfologi seragam tanpa pengaglomeratan, seterusnya meningkatkan PCE kepada 3.081% dengan peningkatan Voc = 0.625 V dan Jsc = 19.3 mA/cm2. Rct terendah juga diperoleh pada kepekatan ini iaitu 1.058 Ω. Penggabungan SLG memperbaiki homogeniti dan sifat elektrik filem, dengan kandungan optimum 10 wt% membentuk morfologi nanobunga kobis padat serta meningkatkan FF. Peranti berasaskan SLG-PPy mencapai PCE tertinggi 4.186% bersama Voc = 0.656 V, Jsc = 10.2 mA/cm2, FF = 0.627, Rct = 3.758 Ω dan kestabilan peranti yang lebih baik. Secara keseluruhannya, komposit SLG-PPy yang disintesis melalui kronoamperometri menunjukkan potensi besar sebagai alternatif elektrod lawan kos efektif dan berdaya saing untuk aplikasi DSSC berskala besar.