توسعه پیل‌های خورشیدی یکی از اولویت‌های محققان در موسسه فناوری جرجیا است. به‌همین منظور آنها به ارائه الکترود جدیدی برای پیل‌های خورشیدی حساس به رنگ (DSSCs) پرداختند. این الکترود از ترکیب چهار ماده مختلف بوده و در نهایت موجب تبدیل ۷٫۳۷ درصدی انرژی می شود که بیشتر از دیگر پیل‌های خورشیدی حساس به رنگ است.
تولید الکترودی ارزان و کارا برای پیل‌های خورشیدی حساس به رنگ
توسعه پیل‌های خورشیدی یکی از اولویت‌های محققان در موسسه فناوری جرجیا است. به
همین منظور آنها به ارائه الکترود جدیدی برای پیل‌های خورشیدی حساس به رنگ (DSSCs)
پرداختند. این الکترود از ترکیب چهار ماده مختلف بوده و در نهایت موجب تبدیل ۷٫۳۷
درصدی انرژی می شود که بیشتر از دیگر پیل‌های خورشیدی حساس به رنگ است.
پیل‌های خورشیدی حساس به رنگ (DSSCs) از زمره ادوات فتوولتائیک هستند که می‌توانند
با هزینه کم و کارایی بالا تبدیل انرژی را انجام دهند. اگر چه این فناوری در حال
حاضر به بلوغ خود رسیده است، محققان هنوز در حال افزایش بهره آن با استفاده از
روش‌های مختلف هستند. یکی از مواد رایجی که به‌عنوان الکترود در این سیستم‌ها
به‌کار می‌رود شیشه‌هایی از جنس اکسید قلع تقویت شده با فلورین است که روی آن با
لایه نازکی از پلاتین پوشش داد شده باشد. با توجه به کمیاب بودن و گران‌قیمت بودن
فلزات نجیب نظیر پلاتین، این روش برای تولید انبوه مناسب نیست. برای حل این مشکل
بهتر است از عناصر فراوان در طبیعت نظیر مواد کربنی ( نانولوله کربنی، دوده یا
گرافیت) استفاده کرد. باید این مواد کربنی را با پلیمر و ترکیبات معدنی درهم آمیخت
و به‌عنوان الکترود استفاده کرد. در سال‌های اخیر از مواد دیگر نظیر سولفیدهای
فلزی، اکسید فلزی، نیترید و کاربید فلزی به صورت ترکیب دوگانه برای توسعه این
الکترودها استفاده شده است.
اخیرا دانشمندان به فکر استفاده از ترکیب‌های سه گانه یا چهارگانه افتاده‌اند.
زیکوئین لین از موسسه فناوری جرجیا می‌گوید ما اولین الکترود عاری از پلاتین را
برای پیل خورشیدی حساس به رنگ تولید کردیم. در این الکترود ارزان قیمت از ترکیب
چهارگانه نانوبلورهای سولفید قلع روی مس (CZTS) استفاده شده است. برای تولید این
ماده از شیمی تر و پوشش‌دهی اسپینی استفاده شد و در نهایت روی این آن را با ترکیبات
سلنیدی پوشش دادند. نتیجه کار نشان داد که الکترود ایجاد شده دارای عملکرد بسیار
خوبی است. این الکترود قادر است با تولید یدید از تری‌یدید با بهره ۷٫۳۷ درصد،
تبدیل انرژی را انجام دهد. این بهره در پیل‌های حاوی الکترود پلاتینی ۷٫۰۴ درصد است.
دانشمندان عملکرد این پیل را با پیل‌هایی که دارای الکترودهایی از جنس‌های مختلف
است مقایسه کردند و در نهایت دریافتند این فناوری جدید آنها دارای بهره تبدیل انرژی
بیشتری است.
در این پروژه محققانی از دانشگاه ایالتی آیووا و دانشگاه فوودان همکاری داشتند.
نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Low-Cost Copper Zinc Tin Sulfide
Counter Electrodes for High-Efficiency Dye-Sensitized Solar Cells در نشریه
Angewandte Chemie International Edition به چاپ رسیده است.
