ساخت سلولهای خورشیدی با راندمان بالا توسط محققان کشور

ساخت سلولهای خورشیدی با راندمان بالا توسط محققان کشور

محققان موسسه‌ی پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش با استفاده از فناوری نانو، سلول‌های خورشیدی ساخته‌اند که راندمان بالایی در تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته دارد.

به گزارش خبرگزاری مهر، مژگان حسین نژاد محقق این طرح عنوان کرد: سلول‌های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا (DSSCs)، راندمان بالایی در تبدیل نور به الکتریسیته دارند، با این حال مواد رنگزای آلی مورد استفاده در آن‌ها، از پتانسیل بالایی در تجمع بر روی بستر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم برخوردارند. 

وی با اشاره به اینکه یکی از روش‌های عملی برای از بین بردن و یا کاهش تجمع مواد رنگزا، استفاده از ترکیبات ضدتجمع است، افزود: نحوه‌ی مناسب لایه نشانی مواد رنگزا (به صورت تک لایه) اثر مهمی در انتقال الکترون ایجاد شده به سطح دی‌اکسید تیتانیوم دارد. از آنجا که تجمع مواد رنگزای آلی بر روی بستر الکترود، انتقال الکترون را کاهش می‌دهد، هدف اصلی این پژوهش بهبود عملکرد سلول خورشیدی با استفاده از مواد ضدتجمع بود.

به گفته وی در این تحقیقات تلاش شده تا از مواد اولیه‌ی کم هزینه و در دسترس استفاده شود که نتایج این طرح در مراکز و مکان‌هایی که از انرژی برق استفاده می‌کنند و قابلیت استفاده از سلول‌های خورشیدی را دارند، کاربردی خواهد بود. همچنین در این پژوهش از ماده‌ی ضد تجمع اسید چولیک و چنو، جهت جلوگیری از تجمع مواد رنگزای خمی بر پایه ایندیگوها استفاده شده است.

حسین نژاد با اشاره به استفاده از ترکیبات ضدتجمع ارزان قیمت و در دسترس در محلول مواد رنگزا، عنوان کرد: نتایج نشان داده که اضافه کردن این عامل ضد تجمع، نه تنها باعث بهبود جذب مواد رنگزای آلی و کاهش تجمع آن‌ها بر روی سطح نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم می‌شود، بلکه بهبود راندمان تبدیل نور به الکتریسیته را نیز در پی دارد.

وی نحوه‌ی تأثیرگذاری این عامل ضد تجمع را بدین شرح بیان کرد: ماده‌ی رنگزا به عنوان تولید کننده‌ی الکترون بر روی لایه‌ی نانوکریستال دی‌اکسید تیتانیوم، که نقش آن جمع آوری الکترون‌های تهییج یافته است، لایه‌نشانی می‌شود از این رو حضور مواد ضد تجمع از تشکیل تجمع‌های ناخواسته‌ی مواد رنگزا بر روی لایه‌ی نانوکریستال دی‌اکسید تیتانیوم جلوگیری می‌کند و یک تک لایه از ماده‌ی رنگزای آلی بدست می‌آید که این امر سبب بهبود عملکرد سلول خورشیدی و افزایش راندمان تبدیل نور به الکتریسیته می شود.

براساس اعلام ستاد نانو، جغرافیای متنوع  ایران، آن را در موقعیتی قرار داده است که دسترسی به منابع مختلف انرژی‌های تجدیدپذیر را فراهم آورده است. پتانسیل تولید برق از انرژی خورشیدی در کشور نامحدود است، به گونه‌ای که ظرفیت تولید انرژی از پنل‌های خورشیدی، تقریباً 5000 مگاوات بر کیلومتر مربع است. با توجه به برتری سلول‌های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا نسبت به نسل سیلیکونی، به نظر می‌رسد تحقیقات بیشتر در این مقوله واجب و ضروری است.

در این مطالعه، علاوه بر سنتز مواد رنگزای آلی جهت کاربرد در سلول‌های خورشیدی، موادی به عنوان عوامل ضد تجمع در نانوساختار دی‌اکسید تیتانیوم به کار رفته و عملکرد سلول خورشیدی حاصل مورد بررسی قرار گرفت.

دکتر مژگان حسین نژاد، دکتر کمال الدین قرنجیگ -اعضای هیأت علمی موسسه‌ی پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش- و دکتر سیامک مرادیان- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- از همکاران انجام این طرح بوده‌اند. نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Materials Technology (جلد 30، شماره 3، سال 2015، صفحات 189 تا 192) منتشر شده است.