الکترود شمارنده در پیلهای خورشیدی حساس شده با رنگدانه آلی (DSSCs)، معمولا شیشه اکسید قلع دوپ شده با فلوئور است که با لایهی نازکی از پلاتین روکش داده شده است. پلاتین فلزی گرانقیمت میباشد و دانشمندان در پی استفاده از مواد ارزانقیمت برای این الکترود هستند. اکنون محققان در موسسه فناوری جرجیا اولین مطالعه در زمینه ساخت یک الکترود شمارنده جدیدِ عاری از پلاتین برای این پیلها، را شرح دادهاند. این الکترود مبتنی بر نانوبلورهای سولفید قلع روی مس (CZTS) چهارگانهی کم هزینه میباشد.
پیلهای خورشیدی ارزانتر با نانومواد معدنی
الکترود شمارنده در پیلهای خورشیدی حساس شده با رنگدانه آلی (DSSCs)،
معمولا شیشه اکسید قلع دوپ شده با فلوئور است که با لایهی نازکی از پلاتین
روکش داده شده است. پلاتین فلزی گرانقیمت میباشد و دانشمندان در پی
استفاده از مواد ارزانقیمت برای این الکترود هستند. اکنون محققان در موسسه
فناوری جرجیا اولین مطالعه در زمینه ساخت یک الکترود شمارنده جدیدِ عاری از
پلاتین برای این پیلها، را شرح دادهاند. این الکترود مبتنی بر
نانوبلورهای سولفید قلع روی مس (CZTS) چهارگانهی کم هزینه میباشد.
نیمهرسانای سولفید قلع روی مس (CZTS) را میتوان بعنوان یک ماده الکترود
شمارنده موثر بجای فلز پلاتین استفاده کرد و پیل خورشیدی حساس شده با رنگدانه آلی
کارآمد و ارزانی ساخت. نانوبلورهای CZTS تولید شدند و سپس با روش چرخشی روی شیشه
اکسید قلع دوپشده با فلوئور (FTO) روکش داده شدند.
طبق گفته ژیجون لین، یکی از این محققان، با یک روش سنتز شیمی سادهی مرطوب برای این
نانوبلورها و یک روش ساخت روکشدهی – چرخشی پایدار برای الکترود، فیلم CZTS منتج
بعد از سلنیزاسیون (“selenization”) بعنوان الکترود شمارنده جهت تقویت بازتولید یدید
از ترییدید در الکترولیت، عملکرد الکتروکاتالیستی موثری نشان داد. پیل خورشیدی
استفادهکننده از الکترود ساخته شده از این نانوبلورها راندمان تبدیل توانی برابر
با ۳۷/۷ درصد داشت که قابلمقایسه با راندمان پیلهای استفادهکننده از الکترودهای
پلاتینی (حدود ۷ درصد) میباشد.
لین توضیح میدهد: “CZTS از عناصری که بصورت طبیعی بوفور در پوسته زمین یافت
میشوند، تشکیل شده است و سمیت بسیار کمی دارد. برای مثال، این ماده در مقایسه با
مواد استفاده شده در دو پیل خورشیدی فیلم نازک کارآمد – CdTe و CIGS که عناصر سمی و
فلزات نادر دارند – با محیط زیست سازگارتر است.”
اخیرا بر اساس عملکرد فوتوولتائیک عالی CZTS بعنوان یک نیمهرسانای نوع p، پیلهای
خورشیدی فیلم نازک کارآمدی شرح داده شدهاند. با این حال، هیچ مطالعهای روی فعالیت
الکتروکاتالیستی CZTS برای استفاده در DSSCs تمرکز نکرده است.
این محققان برای تهیه نانوبلورهای CZTS از یک روش سنتز مبتنی بر محلول استفاده
کردند. آنها با این روش میتوانند ابتدا جوهری از این نانوبلورهای تهیه کرده و روی
سطح بپاشند و سپس با عملیات حرارتی آنها را بصورت فیلم نازک دانه درشت آنیل کنند.
این روش در مقایسه با روشهای مرسوم کاتدپرانی خلاء و ترسیب بخار CZTS، منجر به
تولید پیلهای خورشیدی ارزانتر و کارآمدتر میشود.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجلهی Angewandte Chemie
International Edition منتشر کردهاند.
