محققان آمریکایی نشان دادند که اگر دامنه‌های به‌کار رفته در پیل‌های خورشیدی کوچک شوند کارایی این پیل‌ها افزایش می‌یابد. این یافته می‌تواند در طراحی پیل‌های کاراتر مورد استفاده قرار گیرد.
روشی تازه برای افزایش کارایی پیل‌های خورشیدی پلیمری
محققان آمریکایی نشان دادند که اگر دامنه‌های به‌کار رفته در پیل‌های خورشیدی کوچک شوند کارایی این پیل‌ها افزایش می‌یابد. این یافته می‌تواند در طراحی پیل‌های کاراتر مورد استفاده قرار گیرد.
چرا پیل‌های خورشیدی کارا برای دانشمندان اهمیت بسیاری دارد؟ دلیل این امر آن است که انرژی که هر سال خورشید به‌سوی زمین می‌فرستد ۳۰۰۰ برابر بیشتر از تمام انرژی مورد نیاز انسان در یک سال است. اما برای این که پیل‌ها و سلول‌های فتوولتائیک بتوانند با سوخت‌های فسیلی رقابت کنند باید بازده تبدیل انرژی بالایی داشته باشند. پیل‌های خورشیدی مبتنی بر پلیمر بسیار ارزان‌تر از پیل‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون هستند. مدت‌هاست که دانشمندان دریافته‌اند کلید افزایش کارایی پیل‌های پلیمری آن است که دو دامنه موجود در این پیل‌ها، گیرنده و دهنده، را تا حد ممکن خالص‌سازی کنند.
یک تیم تحقیقاتی از آزمایشگاه برکلی با استفاده از تجیزات پیشرفته اشعه ایکس و پرتوهای فرابنفش به بررسی این موضوع پرداخته و دریافته است که کارایی بالای این پیل‌ها به ابعاد دامنه آنها بستگی دارد.
هارالد از دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید ما نشان دادیم که اگر دامنه ناخالصی‌ها بسیار کوچک باشد می‌تواند کارایی پیل‌های فتوولتائیک مبتنی بر پلیمر را بهبود دهد. این که با کاهش ابعاد ناخالصی می‌توان کارایی را افزایش داد ایده خیلی خوبی است انجام این کار بسیار ساده‌تر از خالص‌سازی پلیمر است.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Absolute Measurement of Domain Composition and Nanoscale Size Distribution Explains Performance in PTB7:PC71 BM Solar Cells در نشریه Advanced Energy Materials به چاپ رسیده است.
کارایی پیل‌های فتوولتائیک پلیمر/آلی بستگی زیادی به جفت‌های الکترون / حفره دارد که توسط نور خورشید تولید می‌شود. اگر خلوص دامنه‌ها بالا باشد در نتیجه مقاومت کمتری در مسیر حرکت ناقلین بار وجود خواهد داشت که در نهایت منجر به حرکت سریع‌تر اگزایتون‌ها می‌شود. این تیم تحقیقاتی با استفاده از پرتو ALS به بررسی سطح تماس فیلم نازک فولرین/پلیمر که از محلول کلروبنزن ایجاد شده پرداختند. ابعاد دامنه‌ها در این فیلم ۷۷ نانومتر بود که با افزودن حلالی مناسب این دامنه چروکیده شده و به ۳۴ نانومتر رسیدند. نتایج نشان داد که کارایی پیل خورشیدی به ۴۲ درصد رسید.
این اولین باری است که تاثیر دامنه‌ها و نقش خلوص در این پیل‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین در این پروژه نقش حلال در افزایش کارایی پیل خورشیدی نشان داده می‌شود. نتایج این پژوهش می‌تواند در آینده برای طراحی و تولید فیلم‌های فتوولتائیک آلی مبتنی بر پلیمر مورد استفاده قرار گیرد.
حمایت مالی این پروژه از سوی اداره علوم آمریکا انجام شده است.
