انجمن علمی رنگ ایران مواد پیشرفته و پوشش های نوین 2322-1356 12 48 2024 05 21 Enhancing Anti-Reflective and Photocatalytic Performance of Titanium Dioxide Coatings via Controlled Surface Porosity and Roughness for Solar Cell Applications بهبود خواص ضد بازتاب و عملکرد فتوکاتالیستی پوشش‌های دی‌اکسید تیتانیوم از طریق کنترل تخلخل و زبری سطح برای کاربردهای سلول خورشیدی 386 396 233531 10.22034/amnc.2025.544872.1291 FA پویا جعفری پژوهشکده رنگ و پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر علی اصغر صباغ الوانی پژوهشکده رنگ و پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر حسن سامعی پژوهشکده رنگ و پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر 0000-0003-0374-880X Journal Article 2025 09 03 This study investigates the role of controlled surface roughness and porosity in enhancing the anti-reflective (AR) properties of titanium dioxide (TiO2) coatings, synthesized via the sol-gel method and deposited on glass substrates. The degree of porosity and surface roughness were systematically modulated by incorporating varying concentrations of Pluronic F127, a pore-forming agent, and through subsequent etching with hydrofluoric acid (HF). Comprehensive characterization techniques, including scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and UV-Vis spectroscopy, were employed to analyze the surface morphology and optical performance of the coatings. The results demonstrated that increasing surface roughness, in combination with the formation of ordered porous structures, significantly improved light absorption and reduced reflection in the visible spectrum. Furthermore, the enhanced porosity and increased active surface area contributed to improved photocatalytic activity; photocatalytic tests using a model pollutant under UV irradiation revealed that coatings with higher porosity exhibited superior activity compared to less porous coatings. This feature, along with self-cleaning behavior, is crucial for photovoltaic applications and maintaining long-term coating transparency.<br><br>This study highlights the importance of precisely controlling surface roughness and porosity as key parameters for optimizing AR performance, photocatalytic efficiency, and self-cleaning properties, ultimately enhancing the efficiency of solar cells. The findings provide not only a solid scientific basis for the design of advanced coatings but also a cost-effective, reproducible, and scalable approach to improve the performance of photovoltaic systems. این پژوهش به بررسی نقش کنترل ‌شده‌ی زبری و تخلخل سطح در بهبود خواص ضد بازتاب و عملکرد فتوکاتالیستی پوشش‌های دی‌اکسید تیتانیوم می‌پردازد. پوشش‌ها با استفاده از روش سل-ژل بر روی زیرلایه‌های شیشه‌ای اعمال شده و میزان تخلخل و زبری سطح از طریق افزودن مقادیر مختلف عامل حفره‌ساز Pluronic F127 و همچنین فرآیند حکاکی شیمیایی با اسید هیدروفلوریک به‌طور دقیق تنظیم گردید. برای ارزیابی مورفولوژی سطح و خواص نوری پوشش‌ها، از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و طیف‌سنجی UV-Vis استفاده شد.<br><br>نتایج نشان داد که افزایش زبری سطح، همراه با ایجاد ساختارهای متخلخل منظم، منجر به بهبود قابل توجه جذب نور و کاهش بازتاب در محدوده طیف مرئی می‌شود. علاوه بر این، افزایش تخلخل و سطح فعال پوشش‌ها، امکان بهبود عملکرد فتوکاتالیستی را نیز فراهم می‌کند؛ به‌طوری که آزمون‌های فتوکاتالیستی انجام‌ شده با استفاده از تجزیه مدل آلاینده‌ها تحت تابش نور فرابنفش نشان داد که پوشش‌ها با میزان تخلخل بیشتر فعالیت فتوکاتالیستی بالاتری نسبت به پوشش‌ها با تخلخل کمتر از خود نشان می‌دهند. این ویژگی، همراه با اثر خودتمیزشوندگی، برای کاربردهای فوتوولتائیک و حفظ شفافیت طولانی‌ مدت پوشش اهمیت بالایی دارد. این مطالعه اهمیت تنظیم دقیق زبری و تخلخل سطح را به‌عنوان پارامتری کلیدی در بهبود عملکرد پوشش‌های ضدبازتاب، افزایش کارایی فتوکاتالیستی و خودتمیزشوندگی و ارتقای بهره‌وری سلول‌های خورشیدی برجسته می‌سازد. یافته‌ها نه تنها پایه علمی جامعی برای طراحی پوشش‌های پیشرفته فراهم می‌آورند، بلکه راهکاری اقتصادی، قابل‌تکرار و مقیاس‌پذیر برای ارتقای عملکرد سیستم‌های خورشیدی ارائه می‌کنند. https://amnc.aut.ac.ir/article_233531_8000b5e9b2b7439ba36959df05cae5a3.pdf