Abstract Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) is a potential too to convert solar energy into electrical energy due to its low cost, ease in synthesis and higher photo electron conversion efficiency (PEC) in contrast with conventional silicon solar cell. The photo-electrode of DSSC is a key component which is responsible for collection and transportation of electrons through the circuit. Sol-gel route was adopted to manufacture photo anodes of 1% Zinc doped titanium dioxide (Zn–TiO2) where FTO glass was used as substrate. These photo anodes were irradiated by 300 keV Cobalt (Co) ions with different fluence rates as 2 × 104 atomscm-2s-1 and 4 × 104 atoms cm-2s-1. We investigated the anatase phase of TiO2 using the Raman spectra which also showed that Zn and Co are completely doped in TiO2. UV–visible spectroscopy showed that band gap of films was decreased by doping and ions implantation. Maximum reduction in band gap is observed at the fluence rate of 4 × 104 atoms cm-2s-1 i.e. 2.77 eV. SEM micrographs showed that the film irradiated with Co ions with fluence rate of 2 × 104 atoms cm-2s-1 have maximum porosity which supports the maximum dye loading on the surface due to which the efficiency of DSSC is enhanced. In all cells, N719 dye is used as sensitizer. The solar simulator results indicated the higher efficiency up to 3.78% is achieved by 300 keV cobalt ions irradiation with fluence rate of 2 × 104 atoms cm-2s-1. The present work shows that the appropriate percentage of Co ions in Zn–TiO2 layer plays a significant role to escalate the effectiveness of DSSC.

中文翻译：

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300 keV 钴离子辐照对 Zn 掺杂 TiO2 薄膜基染料敏化太阳能电池的结构、形态、光学和光电性能的影响

摘要 染料敏化太阳能电池（DSSC）与传统的硅太阳能电池相比，具有成本低、易于合成和光电子转换效率（PEC）高等优点，也是一种将太阳能转化为电能的潜力。DSSC的光电极是负责通过电路收集和传输电子的关键部件。采用溶胶-凝胶路线制造 1% 锌掺杂二氧化钛 (Zn-TiO2) 的光阳极，其中 FTO 玻璃用作基材。这些光阳极被 300 keV 钴 (Co) 离子辐照，其不同的注量率为 2 × 104 原子 cm-2s-1 和 4 × 104 原子 cm-2s-1。我们使用拉曼光谱研究了 TiO2 的锐钛矿相，这也表明 Zn 和 Co 完全掺杂在 TiO2 中。紫外可见光谱表明掺杂和离子注入降低了薄膜的带隙。在 4 × 104 原子 cm-2s-1 即 2.77 eV 的注量率下观察到带隙的最大减少。SEM 显微照片表明，用 Co 离子照射的薄膜具有 2 × 104 个原子 cm-2s-1 的注量率，具有最大的孔隙率，支持表面上的最大染料负载，从而提高了 DSSC 的效率。在所有细胞中，N719 染料用作敏化剂。太阳模拟器结果表明，通过 300 keV 钴离子辐射达到 3.78% 的更高效率，注量率为 2 × 104 原子 cm-2s-1。目前的工作表明，Zn-TiO2 层中适当比例的 Co 离子对提高 DSSC 的有效性起着重要作用。在 4 × 104 原子 cm-2s-1 即 2.77 eV 的注量率下观察到带隙的最大减少。SEM 显微照片表明，用 Co 离子照射的薄膜具有 2 × 104 个原子 cm-2s-1 的注量率，具有最大的孔隙率，支持表面上的最大染料负载，从而提高了 DSSC 的效率。在所有细胞中，N719 染料用作敏化剂。太阳模拟器结果表明，通过 300 keV 钴离子辐照以 2 × 104 原子 cm-2s-1 的注量率实现高达 3.78% 的更高效率。目前的工作表明，Zn-TiO2 层中适当比例的 Co 离子对提高 DSSC 的有效性起着重要作用。在 4 × 104 原子 cm-2s-1 即 2.77 eV 的注量率下观察到带隙的最大减少。SEM 显微照片表明，用 Co 离子照射的薄膜具有 2 × 104 个原子 cm-2s-1 的注量率，具有最大的孔隙率，支持表面上的最大染料负载，从而提高了 DSSC 的效率。在所有细胞中，N719 染料用作敏化剂。太阳模拟器结果表明，通过 300 keV 钴离子辐射达到 3.78% 的更高效率，注量率为 2 × 104 原子 cm-2s-1。目前的工作表明，Zn-TiO2 层中适当比例的 Co 离子对提高 DSSC 的有效性起着重要作用。SEM 显微照片表明，用 Co 离子照射的薄膜具有 2 × 104 个原子 cm-2s-1 的注量率，具有最大的孔隙率，支持表面上的最大染料负载，从而提高了 DSSC 的效率。在所有细胞中，N719 染料用作敏化剂。太阳模拟器结果表明，通过 300 keV 钴离子辐照以 2 × 104 原子 cm-2s-1 的注量率实现高达 3.78% 的更高效率。目前的工作表明，Zn-TiO2 层中适当比例的 Co 离子对提高 DSSC 的有效性起着重要作用。SEM 显微照片表明，用 Co 离子照射的薄膜具有 2 × 104 个原子 cm-2s-1 的注量率，具有最大的孔隙率，支持表面上的最大染料负载，从而提高了 DSSC 的效率。在所有细胞中，N719 染料用作敏化剂。太阳模拟器结果表明，通过 300 keV 钴离子辐照以 2 × 104 原子 cm-2s-1 的注量率实现高达 3.78% 的更高效率。目前的工作表明，Zn-TiO2 层中适当比例的 Co 离子对提高 DSSC 的有效性起着重要作用。78% 是通过 300 keV 钴离子辐照实现的，注量率为 2 × 104 原子 cm-2s-1。目前的工作表明，Zn-TiO2 层中适当比例的 Co 离子对提高 DSSC 的有效性起着重要作用。78% 是通过 300 keV 钴离子辐照实现的，注量率为 2 × 104 原子 cm-2s-1。目前的工作表明，Zn-TiO2 层中适当比例的 Co 离子对提高 DSSC 的有效性起着重要作用。