افزایش بازده سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ به کمک نانوساختارهای آزمایشگاهی

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از روابط عمومی ستاد نانو، امروزه سلول‌های خورشیدی ساخته شده از مواد آلی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. این سلول‌ها از مزایایی همچون قابلیت ساخت در مقیاس بزرگ و انعطاف‌پذیری برخوردارند و هزینه‌ تولید پایینی دارند. اما مشکل عمده‌ این سلول‌ها بازدهی پایین آنهاست.

دکتر علی عبداله زاده ضیابری هدف این پژوهش را تلاش برای ساخت نانوساختارهایی خواند که منجر به افزایش بازده این تجهیزات شود.

وی به برتری روش ساخت این نانوساختارها اشاره کرد و افزود: «اگرچه کارهای بسیاری در جهت افزایش راندمان سلول‌های خورشیدی ارگانیک صورت پذیرفته است، اما در بسیاری از موارد، به دلیل نیاز به روش‌های نیازمند خلاء، این نتایج امکان تولید اقتصادی را فراهم نمی‌کنند. اما در این پژوهش، با استفاده از روش سل-ژل که کم هزینه و قابل اجرا در دمای پایین است، نانوساختارهای میله‌ای سنتز شده‌اند».

طبق نتایج نانوساختارهای تولید شده از شفافیت بالایی در ناحیه نور مرئی برخوردارند و نسبت به نمونه‌های متداول مقاومت الکتریکی پایین‌تری دارند. با توجه به کاربرد پوشش‌های تهیه شده به عنوان الکترود رسانای شفاف در سلول‌های خورشیدی فوتوولتائیک، شفافیت بالای نانوساختارهای تولید شده امکان جذب طول موج‌های بیشتری در ناحیه مریی را فراهم می‌آورد.

این موضوع در افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی اهمیت حیاتی دارد. از سوی دیگر مقاومت الکتریکی اندک نمونه‌های ساخته شده سبب اتلاف انرژی الکتریکی کمتر سلول‌ها می‌شود.

به گفته این محقق، در راستای دستیابی به این اهداف ساختارهای هسته/ پوسته از ترکیب اکسید روی/تیتانیا روی بسترهای اکسید قلع ایندیوم (ITO) به صورت نانومیله رشد داده شدند.

دلیل این امر ویژگی‌های ضعیف تیتانیا به عنوان یکی از بخش‌های اصلی سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ است. بدین ترتیب ضمن استفاده از خواص مناسب اکسیدروی همانند گاف اپتیکی پهن (شفافیت بالا) و رسانندگی الکتریکی خوب، با توجه به ساختار نانومیله‌ای ساختارهای شکل گرفته، جابه‌جایی الکترون‌ها افزایش می‌یابد. نتیجه این امر افزایش رسانش الکتریکی الکترون‌ها و بهبود کارایی سلول خورشیدی است.

لازم به ذکر است که در ساخت این نانوساختارها، اثر عواملی همچون pH، دما و زمان باز پخت بر خواص فیزیکی نانومیله‌ها بررسی شده است. ساختار نمونه‌ها نیز به کمک آزمون‌های مختلف از جمله SEM، XRD، EDX و UV-VIS مورد ارزیابی قرار گرفته است.

این طرح حاصل همکاری‌های دکتر علی عبداله زاده ضیابری، عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، خدیجه احمدی گورجی از دانشگاه تهران، دکتر کاووس میرعباس زاده، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و علیرضا احدپور شال، مربی دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان است.