فولرین‌ها نویددهنده پیل‌های خورشیدی ارزان و انعطاف‌پذیر

دانشمندان در فرانسه روش نسبتاً ساده‌ای
برای پلیمریزاسیون فولرین‌ها ابداع کرده‌اند. آنها از فولرین‌ها همانند
مونومرها استفاده کرده‌اند و ماده‌ جدیدی ساخته‌اند که می‌توان آن را در
پیل‌های فوتوولتائیک بکار برد. این پژوهشگران با این روش راه را برای ساخت
پیل‌های خورشیدی پلاستیکی تسهیل کرده‌اند که در مقایسه با پیل‌های
فوتوولتائیک مرسوم مبتنی بر سیلیکون خیلی ارزان‌تر و آسان‌تر برای ساخت می‌باشند.

پیلهای خورشیدی ساخته شده از مواد پلاستیکی در مقایسه با افزاره‌های مبتنی
بر سیلیکون سبک، نسبتاً ارزان و انعطاف‌پذیر هستند و در زمینه اثرات منفی
روی محیط زیست توان بالقوه کوچکی دارند.

برای اینکه پیل‌های خورشیدی پلیمری بتوانند از نظر اقتصادی با پیل‌های
سیلیکونی رقابت کنند، باید بر دو مشکل اساسی غلبه کنند. 1) راندمان کنونی
این پیل‌های خورشیدی حدود 5 تا 8 درصد است که در مقایسه با راندمان 30
درصدی مؤثرترین پیل‌های خورشیدی سیلیکونی بسیار کم است. 2) راندمان این پیل‌های
خورشیدی پلیمری به مرور زمان بواسطه اثرات محیطی مانند آب، اکسیژن و
پرتوهای UV کاهش می‌یابد.

 

اکنون روگر هی‌اُرنز و همکارانش با استفاده
از یک پلیمر جدید حاوی فولرین که آن را PFDP نامیده‌اند، کوپلیمر چندجزئی
ساخته‌اند که می‌توان آن را برای ساخت پیل‌های خورشیدی پلیمری بکار برد.
نوآوری کار این پژوهشگران در دو مورد زیر است.

1) این کوپلیمر چندجزئی همانطور که آنها نشان داده‌اند در فواصل طولانی نظم
خوبی دارد و در مقایسه با کوپلیمرهای معمولی که فقط دو یا سه جزء دارند، از
نظر مکانیکی قوی‌تر و مرتجع‌تر می‌باشد.

2) استفاده از یک پلیمر حاوی مقادیر زیادی فولرین (PFDP) که در آن فولرین‌ها
همانند مونومرها بکار رفته‌اند. ساخت PFDP آسان است و انتهای زنجیر‌های آن
برای اتصالات شیمیایی مناسب هستند. این کامپوزیت همچنین در حلال‌های رایج
قابل حل است و واقعاً مستحکم می‌باشد.

این برای اولین بار است که از یک کوپلیمر دسته‌ای مبتنی بر یک پلی‌فولرین
برای ساخت پیل‌های خورشیدی استفاده می‌شود.

هی‌اُرنز می‌گوید که ما متوجه شدیم که کوپلیمر چندجزئی‌مان (ساخته شده از
پلیمر P3HT که دهنده الکترون است و PFDP) ساختاری تشکیل می‌دهد که در آن
P3HT و PFDP بارهای الکتریکی را در جهت و کانال مناسبی به سمت الکترون‌ها
هل می‌دهند.

اگرچه راندمان این پیل خورشیدی هنوز پایین است (حدود 6/1 درصد)، اما این
پژوهشگران معتقد هستند که با اصلاح آن می‌توان به راندمان‌های بسیار
بالاتری رسید.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Macromolecules منتشر شده است.