بررسی خواص فیزیکی -شیمیایی و عملکرد نوری-الکترونیکی رنگزاهای طبیعی بومی

در این پژوهش، عملکرد نوری، ساختاری و الکترونی رنگزاهای طبیعی استخراج شده از سه منبع گیاهی بومی، شامل گل انار، سماق، و کاکل ذرت، مورد بررسی قرار گرفت؛ تا کارایی آن ها، در کاربرد سلول های خورشیدی حساس شده با رنگزا ارزیابی شود. طیف سنجی UV–Vis نشان داد که بیشینه جذب نوری (λmax) رنگزا های گل انار، سماق و کاکل ذرت به ترتیب در حدود ۴۴۳، ۴۶۷ و ۴۰۹ نانومتر قرار دارد و مقدار کل آنتوسیانین استخراج شده به ترتیب mg/g ۸/۰، ۸۵/۰ و ۵۵/۰ بود. در ترکیب رنگ– TiO۲ نیز نمونه گل انار بیشترین عملکرد نوری را از خود نشان داد. ازمون FTIR حضور واضح پیوندهای O–H، C=O و C–O را در عصاره گل انار و تا حدی کاکل ذرت را تایید کرد؛ که بیانگر وجود رنگ سازهای فعال و گروه های عاملی مناسب برای اتصال موثر به TiO۲ است. مقایسه رسانایی ویژه نمونه ها نشان داد که استفاده از حلال آب دیونیزه موجب افزایش قابل توجه رسانایی، به ویژه در عصاره کاکل ذرت با مقدار µS/cm۲۳۰۰ می شود که ناشی از حضور ترکیبات قطبی و افزایش تحرک یونی است. تحلیل ترازهای انرژی (HOMO/LUMO) و مقاومت الکترولیتی نیز نشان داد که رنگزاهای گل انار و کاکل ذرت دارای کاف انرژی بهینه در محدوده ی eV ۳- ۲ و مقاومت کمتر نسبت به سایر نمونه ها هستند. بررسی ترازهای انرژی و مقاومت الکترولیتی نیز نشان داد که کاف انرژی (Eg) برای رنگزا های گل انار و کاکل ذرت به ترتیب eV۳۱/۳ و ۹۹/۲ است و این دو نمونه به دلیل LUMO پایین تر و مقاومت کمتر، عملکرد الکترونیکی بهتری دارند. این ویژگی ها برای بهبود فرایند انتقال الکترون در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگزا حیاتی است. به طور کلی، یافته ها نشان می دهد که عصاره های گل انار و کاکل ذرت، با برخورداری از ویژگی های ساختاری، نوری و الکترونی مناسب، گزینه هایی امیدبخش برای استفاده در سلول های خورشیدی طبیعی محسوب می شوند.

کلیدواژه ها:

آنتوسیانین ، رنگزا ، استخراج ، سلول خورشیدی حساس شده با رنگزا