نانوساختارهای گل‌مانند اکسیدروی به‌دست پژوهشگران دانشگاه کاشان و کرمانشاه ساخته شد. بکارگیری این نانوساختارها در سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای با بازده قابل توجهی همراه است.
استفاده از گل‌های اکسید روی در شبکه سلول‌های خورشیدی
|
نانوساختارهای گل‌مانند اکسیدروی به‌دستان توانمند پژوهشگران دانشگاه کاشان و کرمانشاه ساخته شده و با بکارگیری این نانوساختارها در سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای به بازده قابل توجهی در این زمینه دست یافتند. علاوه‌بر کاربرد این نانوساختارهای تولید شده در سلول‌های خورشیدی، با توجه به ساختار منظم و یک‌بعدی آنها، این ترکیبات قابلیت بکارگیری در سایر صنایع همچون تولید سنسورهای شیمیایی و ابزارهای نشر نور را دارد.
در این پژوهش که به دست خانم نوشین میر، دکتر مسعود صلواتی نیاسری از دانشگاه کاشان و با همکاری دکتر فاطمه داور از پژوهشکده نانو دانشگاه کرمانشاه انجام گرفته است، با استفاده از یک روش ساده مایکروویو موفق به ساخت ساختارهای گل‌مانند اکسیدروی شدند و با بکارگیری این ساختارها در سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای به بازده قابل توجهی دست یافتند که قابل رقابت با نتایج جهانی به‌دست آمده برای سلول‌های خورشیدی بر پایه‌ی نانوساختارهای گل‌مانند اکسید روی است.
دکتر صلواتی نیاسری در مصاحبه‌ای با بخش خبری ستاد ویژه توسعه فناوری با اشاره به هدف این تحقیقات، گفت: «هدف از انجام این طرح سنتز نانوساختارهای اکسید روی با مورفولوژی تک بعدی برای بکارگیری در سلول‌های خورشیدی با بازده بالا بوده است. در این طرح تلاش شده است تا با کمک مهندسی مولکولی و استفاده از یک روش بسیار ساده و سریع، به بهترین مورفولوژی در محصولات دست یافته و از این رهگذر سلول‌های خورشیدی با بازده بالا تولید گردد. ایده این کار از نیاز کشور و جهان به تولید انرژی‌های کم هزینه نشات می‌گیرد که این طرح می‌تواند به مشکلات مربوط به تأمین انرژی در کشور کمک کرده و ایده‌ای نو برای تولید کم هزینه‌ی سلول‌های خورشیدی باشد.»
به گفته او مهمترین خاصیتی که در این تحقیق با استفاده از فناوری نانو به آن دست یافته‌اند، تولید ساختارهای تک بعدی اکسید روی است. وی در این باره افزود: «در یک نانوساختار گل‌مانند صدها ساختار تک‌بعدی گلبرگ-مانند وجود دارد که پس از تابش نور به نیمه‌هادی اکسید روی در سلول خورشیدی و تولید الکترون در ساختار، همچون مسیرهایی برای عبور الکترون عمل کرده و باعث افزایش انتقال الکترون در سلول خورشیدی می‌گردند.»
ادامه سخنان دکتر صلواتی نیاسری به مراحل انجام این کار تحقیقاتی معطوف شد و با اشاره به کارهای صورت گرفته به منظور دستیابی به نتایج مطلوب، ابراز داشت: «ابتدا ما به سنتز و شناسایی نانوساختارهای اکسید روی پرداختیم. در این مرحله از سه پیش‌ماده‌ی معدنی روی استفاده شد و از طریق یک روش پلیال به کمک امواج مایکروویو سه محصول با سه مورفولوژی متفاوت سنتز شد. پس از شناسایی محصولات مشخص شد که دو پیش‌ماده‌ی اول منجر به تولید نانوصفحه‌های روی گلیسرولات می‌شوند اما پیش‌ماده سوم منجر به نانوساختارهای گل-مانند اکسید روی می‌گردد. سپس به شناسایی خواص نانوساختارهای گل-مانند اکسیدروی به‌دست آمده به‌وسیله‌ی روش‌های مختلفی همچون طیف‌سنجی فوتولومینسانس، طیف‌سنجی ماوراء بنفش-مرئی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و طیف‌سنجی مادون‌قرمز پرداختیم تا با استفاده از این آنالیزها به کاربرد صحیحی از این نانو ساختار برسیم.»
این گروه تحقیقاتی پس از این مراحل به ساخت سلول‌های خورشیدی سه محصول به‌دست آمده پرداختند؛ به طوری که از این سه محصول در ساخت سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای استفاده کردند. دکتر صلواتی نیاسری در این باره ادامه داد: «با استفاده از روش دکتر بلید، فیلم‌های نازک بر روی شیشه‌های رسانا لایه‌نشانی شدند. سپس فیلم‌های به‌دست آمده در دو رنگ آلی و معدنی فرو برده شدند تا جذب شیمیایی رنگ بر روی نانوساختارهای موردنظر صورت گیرد. در مرحله آخر سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای ساخته شده و کارکرد آنها با کمک شبیه‌ساز نور خورشید آزمایش شد. نتایج نشان داد که بهترین بازده برای نانوساختارهای گل-مانند اکسیدروی است.»
دستیابی به ماده‌ای با مورفولوژی و فاز متفاوت تنها با تغییر پیش‌ماده، تولید نانوساختارهای گل-مانند از طریق یک روش سریع و ارزان و ساخت سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای با بازده بالا از ویژگی‌های این کار تحقیقاتی بود که دکتر نیاسری به آنها اشاره کرد. با توجه به نتایج آمده در این تحقیقات، سلول‌های خورشیدی با بازده ۱٫۱% تولید شده‌اند که در مقایسه با بالاترین بازده گزارش شده در جهان برای سلول‌های خورشیدی اکسید روی بر پایه‌ی نانوساختارهای گل‌مانند، که ۱٫۹% بوده است، بازده قابل توجهی است.
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله Chemical Engineering Journal (جلد ۱۸۱-۱۸۲، ۱ فوریه ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۷۷۹ الی ۷۸۹ همین شماره مشاهده نمایند. |
