به‌تازگی پیل‌های خورشیدی انعطاف‌پذیرحساس به رنگ “dye-sensitized” را از
فوتوالکترودهای نانوسیمی اکسیدِ روی بر روی زیرلایه‌های پلاستیکی ساخته‌اند.
این ابزار ـ که به‌وسیله محققان سنگاپوری ساخته شده‌است ـ حتی هنگامی که به
مقدار بسیار زیادی خم شود خصوصیات فتوولتائیک خود را حفظ می‌کند و می‌تواند در
بسیاری از کاربردهای انعطاف‌پذیر و قابل‌حمل؛ همانند شارژرهای تلفن همراه، لباس‌ها
و چترهای خورشیدی به کار گرفته شود.
فوتوآندها در پیل‌های خورشیدی حساس به رنگ(DSCCs)، غالباً از لایه نانومتخلخلی
از جنس دی‌اکسید تیتانیوم یا نانوبلورهای اکسید روی ساخته می‌شوند؛ البته این
لایه‌های میکرونی ضخیم، شکننده بوده و با خم شدن زیرلایه به‌راحتی ترک می‌خورند،
همچنین به‌منظور دستیابی به عملکرد مناسبی برای نانوبلورها، باید آنها را در
دماهای بالا سخت نمود که چنین فرایندی برای زیرلایه‌های پلاستیک- لایه مشکل‌زاست.
اخیراً چانگ‌یان جیانگ از مؤسسه میکروالکترونیکِ A*STAR و همکارانش، از یک روشِ
گرمابی دماپایین استفاده کرده، موفق به تولید آرایه‌های نانوسیمی اکسیدِ روی بر
روی زیرلایه‌های رسانای پلاستیکی شداند. این محققان دریافتند که این نانوسیم‌ها
در برابر ترک‌خوردگی بسیار مقاوم هستند؛ زیرا به‌دلیل وجود فواصل کوچک در بین
آنها، نانوسیم‌های مذکور می‌توانند تنش‌های خمشی را تا حد زیادی آزادسازی
نمایند. می‌توان این زیرلایه نانوسیمی را بدون شکست تا یک شعاع دو میلی‌متری خم
کرد. علاوه بر این، DSCCهای انعطاف‌پذیری ـ که بر پایه این زیرلایه ساخته می‌شوند
ـ هم تحت چنین خمشی خصوصیات سودمند خود را حفظ می‌کنند.
جیانگ و همکارانش لایه نانوسیمی اکسید روی را با استفاده از تجزیه گرمابی کلرید
مس در محلول آبی در دمای ۸۰ تا ۹۵ درجه سانتی‌گراد، بر روی یک زیرلایه‌ی اکسید
قلع‌ایندیومِ پلاستیکی شفاف رشد دادند، سپس با غوطه‌ور کردن لایه اکسید روی در
یک محلول رنگی روتنیوم، توانستند الکترود کاری خود را تولید کنند.
این گروه پس از این کار با استفاده از پرتو الکترونی و از طریق پوشش‌دهی لایه
پلاتینی ۵۰ نانومتری بر روی یک زیرلایه پلاستیکی دیگر، موفق به ساخت یک الکترود
شمارنده انعطاف‌پذیر شدند. سرانجام آنها پیل انعطاف‌پذیر خود را از طریق اتصال
الکترود کاری نانوسیمی و الکترود شمارنده پلاتینی به یکدیگر، کامل نمودند. این
اتصال به شکلی انجام گرفت که یک فاصله ۵۰ میکرونی بین دو الکترود باقی بماند و
امکان جاری شدن یک الکترولیتِ مایع به درون این ابزار فراهم شود.
با تابش نور خورشید بر روی این پیل(از خلال اکسیدِ قلع‌ایندیومِ شفاف)، رنگ
مورد نظر نور را جذب کرده، الکترون‌های برانگیخته را تولید می‌کند. این
الکترون‌ها پس از تزریق به درون اکسید روی، از طریق نانوسیم‌ها به الکترودِ
اکسیدِ قلع‌ایندیومی منتقل می‌گردند. به گفته جیانگ، پس این مراحل الکترون‌های
مذکور با عبور از یک مدار خارجی به الکترود شمارنده(که در آنجا به درون
الکترولیت می‌روند) می‌رسند.
به عقیده این محققان فرایند آنها کم‌هزینه بوده و می‌توان از طریق آن، می‌توان
انبوهی از DSSCهای انعطاف‌پذیر را تولید نمود. جیانگ در این باره
گفت:«کاربردهای ممکن برای این روش، شارژرهای پیل خورشیدی قابل حمل، چترها،
پرده‌ها و پوشش‌ها و حتی درخت‌های پیل خورشیدی هستند.»
هم‌اکنون، این گروه سنگاپوری قصد دارد تا بازده تبدیل نور به الکتریسیته را در
ابزارهای مذکور ارتقا دهند و DSSCهای انعطاف‌پذیرِ بزرگتری بسازند.
نتایج این تحقیق در نشریه .Appl. Phys. Lett به چاپ رسیده‌است.
|
