الکترود گرافنی برای پیل‌های خورشیدی آلی

ماده‌ی استانداردی که برای الکترودهای پیل‌های خورشیدی آلی استفاده می‌شود، اکسید- قلع – ایندیوم (ITO) است. اما این ماده گران و نسبتاً کمیاب است. اکنون محققان مؤسسه فناوری ماساچوست از گرافن که یک ماده کربنی بی‌نظیر و ارزان است، بعنوان الکترود در این نوع پیل‌ها استفاده کرده‌اند.

ماده‌ی استانداردی که برای الکترودهای پیل‌های
خورشیدی آلی استفاده می‌شود، اکسید- قلع – ایندیوم (ITO) است. اما این ماده
گران و نسبتاً کمیاب است. اکنون محققان مؤسسه فناوری ماساچوست از گرافن که
یک ماده کربنی بی‌نظیر و ارزان است، بعنوان الکترود در این نوع پیل‌ها
استفاده کرده‌اند.

گرافن شفاف است، بطوری که الکترودهای ساخته شده از آن را می‌توان برای پیل‌های
خورشیدی آلی شفاف، بدون مسدود کردن طیف‌های مختلف نور، بکار برد. بعلاوه
این ماده همانند خود پیل‌های خورشیدی آلی انعطاف‌پذیر است، بطوری که آنها
را می‌توان همراه با این پیل‌ها روی سطوح منحنی‌شکل نظیر پشت‌بام الگوداده
شده، نصب کرد. در مقابل اکسید- قلع – ایندیوم سخت و شکننده است.
 

ساختار گرافن که یک ماده انعطاف‌پذیر است.
بزرگ‌ترین مشکل برای استفاده از گرافن
بعنوان الکترود در پیل‌های خورشیدی آلی، اتصال این مواد به این صفحات
خورشیدی است. گرافن آب را دفع می‌کند، بنابراین نمی‌توان از روش‌های رایج
تولید یک الکترود روی سطح پیل‌های خورشیدی استفاده کرد و این ماده را از یک
محلول روی سطح پیل ترسیب کرد.

این محققان متوجه شدند که دوپ‌کردن سطح این پیل‌ها (که به معنی وارد کردن
مجموعه‌ای از ناخالصی‌ها داخل ساختار سطح است)، این امکان را فراهم می‌کند
که گرافن محکم به سطح متصل شود. بعلاوه با تنظیم شرایط دوپ‌کنندگی می‌توان
رسانایی الکتریکی این مواد را بهبود داد.

جینگ کانگ، یکی از این محققان، می‌گوید: در حالی که مشخصه‌های ویژه الکترود
گرافنی با مشخصه‌های الکترود اکسید- قلع – ایندیوم متفاوت است، عملکردهای
کلی این الکترودها در پیل‌های خورشیدی مشابه می‌باشند. او ادامه می‌دهد:
البته انعطاف‌پذیری و وزن سبک پیل‌های خورشیدی آلی ساخته شده با این
الکترودهای گرافنی می‌تواند منجر به گستره‌ی وسیعی از کاربردهایی شود که با
پیل‌های خورشیدی مرسوم مبتنی بر سیلیکون ممکن نیستند. برای مثال، بواسطه
شفافیت‌شان آنها را می‌توان مستقیماً برای پنجره‌ها، بدون مسدود کردن دید
بکار برد. همچنین این پیل‌ها را می‌توان برای دیوارهای و سطوح پشت‌بام
نامنظم بکار برد.

بعلاوه آنها را می‌توان به منظور افزایش مقدار توان تولید شده از یک سطح
معین، روی سطوح دیگر صفحات خورشیدی قرار داد. این پیل‌های انعطاف‌پذیر را
حتی می‌توان برای انتقال ساده تا کرد یا بصورت لوله پیچاند.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nanotechnology
منتشر کرده‌اند.