پژوهشگران ایرانی موفق شدند با بهبود خواص نوری لایه تیتانیم دی اکسید نشان شده روی شیشه FTO، بهره‌وری سلول‌های خورشیدی را افزایش دهند. سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگدانه‌ها نسبت به سلول‌های خورشیدی سیلیکونی ارزانتر و با دوام‌تر می‌باشند.
افزایش بهره‌وری سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای
|
پژوهشگران ایرانی موفق شدند با بهبود خواص نوری لایه تیتانیم دی اکسید نشان شده روی شیشه FTO، بهره‌وری سلول‌های خورشیدی را افزایش دهند. سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگدانه‌ها نسبت به سلول‌های خورشیدی سیلیکونی ارزانتر و با دوام‌تر می‌باشند.
استفاده از سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگدانه‌ها همانند سلول‌های خورشیدی سیلیکونی در مرحله تحقیقاتی است و هنوز تجاری‌سازی نشده‌اند. اما هدف اغلب فعالیت‌هایی که با انرژی سروکار دارند و در راستای افزایش راندمان سلول‌های خورشیدی انجام می‌شوند، استفاده از منبع رایگان خورشید است؛ به طور کلی در آینده‌ای نه چندان دور نیاز به استفاده از این فناوری، صنایع، اماکن مسکونی، تجاری و دولتی را در بر خواهد گرفت.
دکتر مسعود همدانیان، دانشیار گروه شیمی فیزیک و پژوهشکده علوم و فناوری نانوی دانشگاه کاشان، بالا بردن راندمان نوری سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگدانه‌ها و تولید سلول‌هایی با قابلیت ماندگاری بالا را هدف این پژوهش بیان کرد. همچنین بنا‌به گفته ایشان در این پژوهش از نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید در ساخت پوشش اولیه روی FTO استفاده شد و ساختارهای هسته – پوسته ساخته شده نیز در مقیاس نانو ایجاد گردید که هر دو عامل باعث بالارفتن راندمان سلول می‌گردد. زیرا در ساختار نانو، نسبت سطح به حجم به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و این عمل باعث به دام‌اندازی بیشتر الکترون در الکترودها و افزایش راندمان می‌‌شود.
وی با اشاره به مراحل این کار تحقیقاتی گفت: «در ابتدا برای ساخت الکترود، یک لایه میکرونی از تیتانیم دی‌اکسید به روش الکتروفورز بر روی شیشه‌های FTO پوشش داده شد. سپس این لایه با غلظت‌های مشخصی از پیش ماده‌های TiCl4 و ZnO به صورت ساختارهای هسته-پوسته تبدیل شدند و در ادامه با استفاده از رنگدانه و ساندویج کردن الکترودهای آند و کاتد ساخته شده، سلول خورشیدی مورد نظر ساخته شد و قابلیت‌های آن مورد بررسی قرار گرفت.»
دکتر همدانیان بالا بردن راندمان سلول خورشیدی با استفاده از دو پیش ماده شناخته شده و ارزان و تعیین غلظت موثر و مشخص در ساخت سلول و همچنین رسیدن به جریان بالا توسط روش الکتروفورز را از نتایج مهم و ویژگی‌های نوآورانه این طرح دانست. وی در رابطه با نتایج این کار تحقیقاتی افزود: «در روند بهبود خواص نوری دو نوع بهینه‌سازی صورت گرفت. در قسمت اول سطح تیتانیم دی اکسید با تیتانیم تترا کلرید (TiCl4) بهینه گردید که این عمل باعث افزایش۴۰ درصدی در بهره‌وری سلول خورشیدی گردید. قسمت دوم این بهینه سازی با روی اکسید (ZnO) صورت گرفت و نتیجه آن افزایش ۱۰ درصدی در بهره‌وری سلول خورشیدی بود و در نهایت سلول‌هایی با پارامترهای جریان مدار کوتاه حدود mA 20، پتانسیل مدار باز mV 70 و راندمان ۵۵٫۶ تهیه گردید.»
در این پژوهش وحید جباری و افشار گراوند از دانشگاه کاشان و محسن اسد از مرکز تحقیقات نانوی دانشگاه شیراز با دکتر همدانیان همکاری کرده‌اند. نتایج این طرح در مجله Surface and Coatings Technology (جلد ۱۰۶، شماره ۲۲، ۲۵ ژوئن ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن این مقاله را در صفحات ۴۵۳۱ الی ۴۵۳۸ همین شماره مشاهده نمایند. |
