Abstract Exploring the cost-effective alternative materials to replace the synthetic dyes for application in dye sensitized solar cells (DSSC) could help in reducing the overall cost of the devices. Herein, we investigate two cost-effective textile dyes, namely hot reactive dye and vat dye for application in the DSSC. Morphology, domain size, and crystalline phase of the TiO2 nanoparticles in dye loaded TiO2 films are examined in detail by FESEM and X-ray diffraction measurements. Modifications in the absorption spectra of dyes upon adsorption into TiO2 are investigated by UV–Vis analysis. Fourier transform infrared spectroscopy analysis allows us to identify the various functional groups present in the dyes. By comparing the photovoltaic performance, we found that hot reactive dye based DSSC yield power conversion efficiency (PCE) of 1.20%, which is significantly higher than the vat dye based DSSC (0.51%). This is mainly due to superior short-circuit current density (Jsc) and open circuit voltage generated in the hot reactive dye relative to the vat dye based DSSC. The higher Jsc in the hot reactive dye-based device is mainly attributed to the favorable morphology, better crystallinity and superior absorption features of hot reactive dye coated TiO2 film. However, a slightly less fill factor is noticed for hot reactive dye-based devices owing to the lesser shunt resistance in comparison to the vat dye-based device. Although the PCE attained by these devices is far below that of standard DSSC, the present study can be helpful in the development of more eco-friendly and cost-effective solar cells.

中文翻译：

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纺织染料作为染料敏化太阳能电池中的光敏剂

摘要 探索具有成本效益的替代材料来替代合成染料以应用于染料敏化太阳能电池 (DSSC) 有助于降低器件的总体成本。在此，我们研究了两种具有成本效益的纺织染料，即热活性染料和还原染料，用于 DSSC。通过 FESEM 和 X 射线衍射测量详细检查了染料负载 TiO2 薄膜中 TiO2 纳米颗粒的形态、畴尺寸和结晶相。通过紫外-可见光分析研究了染料吸附到 TiO2 后吸收光谱的变化。傅里叶变换红外光谱分析使我们能够识别染料中存在的各种官能团。通过比较光伏性能，我们发现基于热活性染料的 DSSC 产生 1.20% 的功率转换效率 (PCE)，显着高于基于还原染料的 DSSC (0.51%)。这主要是由于相对于基于还原染料的 DSSC，热活性染料中产生的短路电流密度 (Jsc) 和开路电压优越。热活性染料基器件中较高的 Jsc 主要归因于热活性染料涂覆的 TiO2 薄膜具有良好的形态、更好的结晶度和优异的吸收特性。然而，由于与基于还原染料的器件相比较小的分流电阻，基于热活性染料的器件的填充因子略低。尽管这些设备获得的 PCE 远低于标准 DSSC，但本研究有助于开发更环保、更具成本效益的太阳能电池。这主要是由于相对于基于还原染料的 DSSC，热活性染料中产生的短路电流密度 (Jsc) 和开路电压优越。热活性染料基器件中较高的 Jsc 主要归因于热活性染料涂覆的 TiO2 薄膜具有良好的形态、更好的结晶度和优异的吸收特性。然而，由于与基于还原染料的器件相比较小的分流电阻，基于热活性染料的器件的填充因子略低。尽管这些设备获得的 PCE 远低于标准 DSSC，但本研究有助于开发更环保、更具成本效益的太阳能电池。这主要是由于相对于基于还原染料的 DSSC，热活性染料中产生的短路电流密度 (Jsc) 和开路电压优越。热活性染料基器件中较高的 Jsc 主要归因于热活性染料涂覆的 TiO2 薄膜具有良好的形态、更好的结晶度和优异的吸收特性。然而，由于与基于还原染料的器件相比较小的分流电阻，基于热活性染料的器件的填充因子略低。尽管这些设备获得的 PCE 远低于标准 DSSC，但本研究有助于开发更环保、更具成本效益的太阳能电池。热活性染料基器件中较高的 Jsc 主要归因于热活性染料涂覆的 TiO2 薄膜具有良好的形态、更好的结晶度和优异的吸收特性。然而，由于与基于还原染料的器件相比较小的分流电阻，基于热活性染料的器件的填充因子略低。尽管这些设备获得的 PCE 远低于标准 DSSC，但本研究有助于开发更环保、更具成本效益的太阳能电池。热活性染料基器件中较高的 Jsc 主要归因于热活性染料涂覆的 TiO2 薄膜具有良好的形态、更好的结晶度和优异的吸收特性。然而，由于与基于还原染料的器件相比较小的分流电阻，基于热活性染料的器件的填充因子略低。尽管这些设备获得的 PCE 远低于标准 DSSC，但本研究有助于开发更环保、更具成本效益的太阳能电池。与基于还原染料的器件相比，基于热活性染料的器件具有较小的分流电阻，因此注意到填充因子略低。尽管这些设备获得的 PCE 远低于标准 DSSC，但本研究有助于开发更环保、更具成本效益的太阳能电池。与基于还原染料的器件相比，基于热活性染料的器件具有较小的分流电阻，因此注意到填充因子略低。尽管这些设备获得的 PCE 远低于标准 DSSC，但本研究有助于开发更环保、更具成本效益的太阳能电池。