This study presents a novel and sustainable approach to dye-sensitized solar cell (DSSC) design by
integrating a natural dye extracted from Peltophorum pterocarpum with CdS co-sensitization and ZnO
nanorod-modified TiO₂ photoelectrodes. The fabricated DSSCs were enhanced through the integration
of ZnO nanorods on TiO₂ photoelectrodes and further modified with CdS co-sensitization to boost their
photovoltaic and photodetection capabilities. The devices were evaluated under a broad range of light
intensities (100 to 0.01 mW/cm²), revealing dual functionality: efficient photovoltaic operation under
standard illumination and superior sensitivity under ultra-low light. Under standard illumination, the
highest efficiency (8.15%) was achieved with N719 dye and ZnO/TiO₂ electrodes. However, the P.
pterocarpum-based cells also exhibited competitive performance, reaching 6.92% with CdS and ZnO
enhancement. Remarkably, under ultra-low light (0.01 mW/cm²), the natural dye-based DSSCs
demonstrated power conversion efficiencies exceeding 18%, rivaling commercial dye systems. These
results highlight the synergistic role of ZnO nanorods and CdS in enhancing charge transport and light
absorption, while also showcasing the viability of natural dyes for eco-friendly, low-cost optoelectronic
applications. This study is among the first to demonstrate the synergistic integration of P. pterocarpum
natural dye, CdS co-sensitization, and ZnO nanorods in DSSCs and in this research, sustainable natural
dye utilization with structural nanomaterial engineering is uniquely bridged to develop DSSCs capable
of dual functionality under both standard and ultra-low light conditions.
Dye-sensitized solar cell (DSSC) Peltophorum pterocarpum natural dye CdS cosensitization Low-light photodetection ZnO nanorods with TiO₂ photo electrode
I declare that there is no conflict of interest regarding the publication of this article.
Bu çalışma, Peltophorum pterocarpum bitkisinden elde edilen doğal bir boyanın CdS eşduyarlılaştırması
ve ZnO nanorod ile modifiye edilmiş TiO₂ fotoelektrotlarla entegre edilmesiyle, boya duyarlı güneş hücresi (DSSC) tasarımına yenilikçi ve sürdürülebilir bir yaklaşım sunmaktadır. Üretilen
DSSC'ler, TiO₂ fotoelektrotlara entegre edilen ZnO nanorodlar ve CdS eş-duyarlılaştırması sayesinde
hem fotovoltaik hem de fotodetektör performansları açısından geliştirilmiştir. Cihazlar, 100 ila 0.01
mW/cm² arasında geniş bir ışık yoğunluğu aralığında değerlendirilmiş ve bu sayede hem standart
aydınlatma koşullarında verimli enerji üretimi hem de ultra düşük ışık seviyelerinde üstün algılama
hassasiyeti olmak üzere çift işlevlilik ortaya konmuştur.
Standart aydınlatma koşullarında en yüksek verim (%8.15), N719 boyası ve ZnO/TiO₂ elektrotlar ile
elde edilmiştir. Ancak P. pterocarpum bazlı hücreler de CdS ve ZnO katkısı ile %6,92’ye ulaşarak
rekabetçi bir performans sergilemiştir. Dikkat çekici şekilde, ultra düşük ışık koşullarında (0.01
mW/cm²) doğal boya bazlı DSSC’ler %18’in üzerinde güç dönüşüm verimliliği sağlayarak ticari
boyalara rakip olmuştur. Bu sonuçlar, ZnO nanorodlar ve CdS'nin yük taşıma ve ışık soğurma süreçlerini
artırmadaki sinerjik rolünü vurgularken, doğal boyaların çevre dostu ve düşük maliyetli optoelektronik
uygulamalardaki potansiyelini de gözler önüne sermektedir.
Bu çalışma, P. pterocarpum doğal boyasının, CdS eş-duyarlılaştırması ve ZnO nanorodlarla sinerjik
entegrasyonunu DSSC yapılarında ilk kez sistematik olarak ortaya koymakta ve sürdürülebilir doğal
boya kullanımı ile nanoyapısal mühendislik arasındaki köprüyü kurarak hem standart hem de ultra düşük
ışık koşullarında çift işlevli çalışabilen DSSC’lerin geliştirilmesine olanak tanımaktadır.
Boya duyarlı güneş hücresi (DSSC) Peltophorum pterocarpum esaslı doğal boya CdS yardımcı duyarlılaştırıcı Düşük ışık algılama ZnO nanorod ilaveli TiO₂ foto elektrot
| Primary Language | English |
|---|---|
| Subjects | Photovoltaic Power Systems, Renewable Energy Resources |
| Journal Section | Research Article |
| Authors | |
| Submission Date | April 1, 2025 |
| Acceptance Date | May 17, 2025 |
| Publication Date | July 31, 2025 |
| Published in Issue | Year 2025 Volume: 13 Issue: 3 |