افزایش کارایی پیل خورشیدی پلاستیکی با افزودن گرافن

محققان با افزودن گرافن به پلیمر مورد استفاده در پیل‌های خورشیدی پلاستیکی، موفق به افزایش سه برابری کارایی این پیل شدند.

پژوهشگران دانشگاه سیسیناتی به یافته‌هایی دست یافته‌اند که می‌تواند موجب افزایش کارایی پیل‌های خورشیدی شود. فی یو و همکارانش، از محققان این پروژه، یافته‌های خود را درباره این پژوهش در نشست انجمن American Physical Society ارائه کردند.
این گروه تحقیقاتی با افزودن مقداری گرافن به پلیمر قابل انعطاف موفق شدند عملکرد آن را بهبود داده و هزینه تولید پیل خورشیدی را کاهش دهند.
یو می‌گوید: تاکنون تحقیقات زیادی روی ساخت پیل‌های خورشیدی پلاستیکی انجام شده‌است؛ به نظر می‌رسد پلاستیک بتواند جای سیلیکون را در پیل‌ها بگیرد. استفاده از پلاستیک می‌تواند موجب نازک‌تر، سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر شدن پیل‌ها شود. مشکل پیل‌های خورشیدی پلاستیکی، کم بودن کارایی آنها نسبت به همتایان سیلیکونی است. بنابراین ما به بررسی چگونگی افزایش کارایی پیل‌های خورشیدی پرداختیم.
تصور کنید به هر دلیلی به پیل خورشیدی سیلیکونی ضربه‌ای وارد شود، به دلیل شکننده بودن، این پیل آسیب دیده و غیرقابل استفاده خواهد بود اما پیل‌های پلاستیکی انعطاف‌پذیر بوده و می‌توانند در برابر ضربات ناخواسته مقاومت نشان دهند. انتقال بار، یکی از فاکتورهای محدود کننده برای پیل‌های خورشیدی پلیمری است.
گرافن ماده‌ای تک لایه از جنس کربن بوده که ضخامتی در حد چند نانومتر دارد. یو می‌گوید: از آنجایی که گرافن، کربن خالص است هدایت الکتریکی آن بسیار بالا است ما می‌خواهیم انرژی جذب شده توسط پیل خورشیدی را به حداکثر مقدار خود برسانیم. از این رو ما تلاش می‌کنیم تا نسبت دهنده به گیرنده را در پیل‌ خورشیدی افزایش دهیم که برای این کار از مقادیر بسیار کم گرافن استفاده کردیم.
این گروه تحقیقاتی دریافتند که افزودن گرافن موجب افزایش سه برابری کارایی پیل خورشیدی می‌شود دلیل این امر تسریع حرکت بار در این پیل‌ها است. یو می‌افزاید: این افزایش کارایی، قابل توجه بوده اما هنوز عملکرد این پیل‌ها به پیل‌های فتوولتائیک آلی نرسیده است. نتایج پروژه ما نشان داد که گرافن می‌تواند به‌عنوان انتقال دهنده بار مورد استفاده قرار گیرد.
ویکرام کوپا استادیار دپارتمان انرژی دانشگاه کالیفرنیا یکی از محققان پیشرو در حوزه تحقیقات پیل‌های خورشیدی پلیمری است که در این پروژه با این گروه تحقیقاتی همکاری داشته است.
این گروه قصد دارند تا روی مورفولوژی فیلم پلیمری و چگونگی کنترل و بهینه‌سازی توزیع گرافن در این فیلم تحقیق کنند تا به عملکرد بهتری در این پیل‌ها برسند.