پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف با همکاری دانشگاه کمبریج با سنتز نانوسیم‌های بلال مانند دی اکسید تیتانیم، موفق به بهبود بازدهی سلول خورشیدی رنگدانه‌ای از طریق مدیریت پراکندگی نور شدند.
بهبود بازده سلول‌های خورشیدی با استفاده از نانوسیم بلال مانند
پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف با همکاری دانشگاه کمبریج با سنتز نانوسیم‌های بلال مانند دی اکسید تیتانیم، موفق به بهبود بازدهی سلول خورشیدی رنگدانه‌ای از طریق مدیریت پراکندگی نور شدند. این ساختار به‌خاطر خواص مناسب در پراکندگی نور و همچنین سرعت بالای انتقال الکترون باعث بهبود بازده سلول خورشیدی شده است.
امیرمحمود بخشایش، فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی شریف، در رابطه با این تحقیقات گفت: «این کار تحقیقاتی به منظور بهبود بازدهی سلول خورشیدی رنگدانه‌ای از طریق مدیریت پراکندگی نور، انتقالات الکترونی و کاهش بازترکیب انجام گرفت که برای رسیدن به این هدف نانوسیم بلال مانند دی‌اکسید تیتانیم (Corn-like TiO2 nanowires) با روش هیدروترمال/سولوترمال سنتز و بعنوان لایه پراکنده‌کننده نور در سلول خورشیدی رنگدانه به‌کار گرفته شد.»
بخشایش سنتز مورفولوژی نانوسیم بلال مانند دی اکسید تیتانیم با استفاده از روش هیدروترمال/سولوترمال را به عنوان اولین مرحله این تحقیقات یاد کرده و افزود: «بعد از این مرحله، لایه نشانی نانوسیم بعنوان لایه پراکنده‌کننده نور برروی لایه‌ای از نانوذرات برروی شیشه هادی اکسیدی (FTO) انجام گرفت و مونتاژ سلول خورشیدی سلول رنگدانه‌ای انجام پذیرفت.»
مورفولوژی نانوسیم سنتز شده از قابلیت خوب در پراکندگی نور و انتقال الکترون برخوردار است. بخشایش در این باره افزود: «نانوسیم سنتز شده متشکل از یک نانوسیم مرکزی است که بر روی سطح آن نانوذرات دی‌اکسید‌تیتانیوم رشد نموده‌اند. قطر این ساختار بین ۴۰ تا ۱۵۰ نانومتر و طول آن در محدوده ۵ تا ۲۰ میکرون است. ذرات سطحی دارای قطری در حدود ۶۰ نانومتر هستند. نقش ذرات سطحی تأمین سطح ویژه کافی برای جذب رنگدانه و نقش نانوسیم مرکزی ایجاد مسیرهای مستقیم برای تزریق الکترون است.»
شکل ۱- مکانیزم تشکیل نانوسیم بلال‌مانند دی‌اکسید‌تیتانیم: (الف) نانوسیم‌های معمولی حاصل از عملیات هیدروترمال اولیه، (ب) جوانه‌زنی ترک‌های اولیه در اثر تنش‌های هیدرواستاتیک، (ج) رشد ترک‌های اولیه به‌وسیله‌ی تنش‌های کششی سطحی و (د) نانوسیم بلال‌مانند.
یکی از ایده‌های این طرح قبلاً با شماره ثبت ۷۶۸۵۴ به ثبت اختراعات رسیده است. نتایج این کار تحقیقاتی که به دست امیرمحمود بخشایش، دکتر محمد رضا محمدی دانشیار دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی شریف، هدا دادار فارغ التحصیل مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی شریف و دکتر دی.جی. فری (D.J. Fray) استاد دانشگاه کمبریج صورت گرفته است، در مجله Electrochimica Acta (جلد ۹۰، ۱۵ فوریه سال ۲۰۱۳) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن کامل مقاله را در صفحات ۳۰۲ الی ۳۰۸ همین شماره مشاهده نمایند.
