ПОВЫШЕНИЕ ГЕНЕРАЦИИ ПЛОТНОСТИ ФОТОТОКА С ПОМОЩЬЮ ПОРИСТЫХ ПЛЁНОК TIO2 , МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЛИСТИРОЛЬНЫМИ ЧАСТИЦАМИ

Разработка пористых тонких пленок TiO2 представляет большой интерес для фотоэлектрических и фотокаталитических применений благодаря их способности улучшать использование света. В данной работе пористые пленки TiO₂ были получены с использованием полистирольных (PS) частиц диаметром 350 нм в качестве структурообразующих шаблонов, а влияние концентрации PS частиц на генерацию фототока было систематически исследовано. Морфологический и оптический анализы подтвердили успешное формирование пористых структур с улучшенными характеристиками светопоглощения. Оптимизированная плёнка TiO₂ , модифицированная полистирольными (PS) частицами, продемонстрировала плотность фототока около 118 мкА/см² , что соответствует увеличению примерно на 20,5% по сравнению с немодифицированной пленкой TiO₂ . Измерения с использованием интегрирующей сферы показали повышение общего поглощения света пористыми пленками, что свидетельствует о том, что улучшение генерации плотности фототока обусловлено более эффективным захватом света в пористой структуре. Данная работа подчеркивает важность управления пористостью и демонстрирует, что структурирование с использованием PS частиц является эффективным подходом для повышения эффективности фотоактивных тонких пленок на основе TiO₂ .

1. Tasić, N., Stanojević, Z.M., Branković, Z., Lačnjevac, U., Ribić, V., Žunić, M., Novaković, T., Podlogar, M., and Branković, G. Mesoporous films prepared from synthesized TiO2 nanoparticles and their application in dye-sensitized solar cells (DSSCs). Electrochimica Acta, 210, 606–614 (2016). https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.05.179

2. Hernández-Granados, A., Corpus-Mendoza, A.N., Moreno-Romero, P.M., Rodríguez-Castañeda, C.A., Pascoe-Sussoni, J.E., Castelo-González, O.A., Menchaca-Campos, E.C., Escorcia-García, J., and Hu, H. Optically uniform thin films of mesoporous TiO2 for perovskite solar cell applications. Optical Materials, 88, 695–703 (2019). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2018.12.044

3. Ishchenko, O.M., Lamblin, G., Guillot, J., Infante, I.C., Guennou, M., Adjeroud, N., Fechete, I., Garin, F., Turek, P., and Lenoble, D. Mesoporous TiO2 anatase films for enhanced photocatalytic activity under UV and visible light. RSC Advances, 10, 38233–38243 (2020). https://doi.org/10.1039/d0ra06455f

4. Isah, K.U., Jolayemi, B.J., Ahmadu, U., Kimpa, M.I., and Alu, N. Plasmonic effect of silver nanoparticles intercalated into mesoporous betalain-sensitized-TiO2 film electrodes on photovoltaic performance of dyesensitized solar cells. Materials for Renewable and Sustainable Energy, 5, 10 (2016). https://doi.org/10.1007/s40243-016-0075-z

5. Khamkhash, L., Em, S., Molkenova, A., Hwang, Y.-H., and T.Sh. Atabaev. Crack-free and thicknesscontrollable deposition of TiO2-rGO thin films for solar harnessing devices. Coatings, 12, 218 (2022). https://doi.org/10.3390/coatings12020218

6. Gartner, M., Szekeres, A., Stroescu, H., Mitrea, D., and Covei, M. Advanced nanostructured coatings based on doped TiO2 for various applications. Molecules, 28, 7828 (2023). https://doi.org/10.3390/molecules28237828

7. Liu, Y.-C., Lu, Y.-F., Zeng, Y.-Z., Liao, C.-H., Chung, J.-C., and Wei, T.-Y. Nanostructured mesoporous titanium dioxide thin film prepared by sol-gel method for dye-sensitized solar cell. International Journal of Photoenergy, 2011, 619069 (2011). https://doi.org/10.1155/2011/619069

8. Karimi, M., Seddighi, S., and Mohammadpour, R. Nanostructured versus flat compact electrode for triboelectric nanogenerators at high humidity. Scientific Reports, 11, 16191 (2021). https://doi.org/10.1038/ s41598-021-95621-3

9. Choi, H., Stathatos, E., Dionysiou, D.D. Sol-gel preparation of mesoporous photocatalytic TiO2 films and TiO2/Al2O3 composite membranes for environmental applications. Applied Catalysis B: Environmental, 63. 60–67 (2005). https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2005.09.012

10. Potts, S., Bolton, R., Dunlop, T., Lacey, K., Worsley, C., Watson, T., and Jewell, E. Enhancing the performance of the mesoporous TiO2 film in printed perovskite photovoltaics through high‐speed imaging and ink rheology techniques. Advanced Functional Materials, 34, 2401959 (2024). https://doi.org/10.1002/adfm.202401959

11. Ngo, P.H.T., Vo, T.A.N., Vo, K.V.L., Nguyen, V.S., and Wei, T.-C. Electrodeposited mesoporous TiO2 thin films and their application as the scalable electron transport layer for perovskite solar modules. Electrochimica Acta, 503, 144802 (2024). https://doi.org/10.1016/j.electacta.2024.144802

12. Rustembekkyzy, K., Zholdasbekov, A., Abduvalov, A., Kaikanov, M., and Atabaev, T.Sh. Porositydependent photoelectrochemical activity of double-layered TiO2 thin films deposited by spin-coating method. RSC Advances, 13, 34482–34488 (2023). https://doi.org/10.1039/d3ra06914a

13. Ito, S., Chen, P., Comte, P., Nazeeruddin, M.K., Liska, P., Péchy, P., and Grätzel, M. Fabrication of screen‐printing pastes from TiO2 powders for dye‐sensitised solar cells. Progress in Photovoltaics Research and Applications, 15, 603–612 (2007). https://doi.org/10.1002/pip.768

14. Haque, S., Mendes, M.J., Sanchez-Sobrado, O., Águas, H., Fortunato, E., and Martins, R. Photonicstructured TiO2 for high-efficiency, flexible and stable perovskite solar cells. Nano Energy, 59, 91–101 (2019). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.02.023