محققان دانشگاه ولیعصر(عج) رفسنجان، در تحقیقات خود به بررسی اثر نانوساختارهای میله‌ای شکل بر بازده عملکرد سلول‌های خورشیدی پلیمری پرداختند. نتایج این مطالعات حاکی از تأثیر بسزای این نانوساختارها در این زمینه بوده است.
رفسنجان: تلاش برای افزایش بازده سلول‌های خورشیدی پلیمری به کمک نانومواد
از مهم‌ترین منابع انرژی که مورد استفاده‌ی وسیعی قرار گرفته‌اند، سوخت‌های فسیلی هستند. این منابع علاوه بر تجدیدناپذیر بودن، بسیار آلاینده هستند. به همین دلیل جایگزین نمودن انرژی‌های تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشیدی که به سهولت در دسترس همه قرار دارد اهمیت بالایی دارد و مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است.
به گفته‌ی دکتر مهدی احمدی، در چند دهه‌ی اخیر، ساخت سلول‌های خورشیدی پلیمری به دلیل کم هزینه بودن، انعطاف پذیری و امکان تهیه در مقیاس بزرگ تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است. در این میان سلول‌های خورشیدی پلیمری با معماری معکوس پایداری بیشتری دارد. در تحقیق حاضر نیز تلاش شده تا ساختار این دسته از سلول‌های خورشیدی بهینه شده و راندمان آن‌ها افزایش یابد.
وی در ادامه افزود: «برای دستیابی به این هدف در لایه‌ی انتقال دهنده‌ی الکترون سلول خورشیدی پلیمری با ساختار معکوس، از نانومیله‌های اکسید روی استفاده شد. از اثرات این کار می‌توان به افزایش راندمان در واحد سطح سلول‌های خورشیدی پلیمری دارای ساختار معکوس اشاره کرد. این اثر به نوبه‌ی خود باعث کاهش هزینه‌ی ساخت این نوع از سلول‌های خورشیدی خواهد شد.»
سلول‌های خورشیدی پلیمری به دلیل قابلیت‌های بالای خود می‌توانند جهت تأمین انرژی الکتریکی در مصارف خانگی و صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند.
احمدی نحوه‌ی اثرگذاری نانومیله‌های اکسید روی بر میزان بازده راندمان را اینگونه شرح داد: «با استفاده از این نانو ساختارها سطح تماس میان لایه‌ی فعال سلول و الکترود شفاف آن افزایش یافته و الکترون‌های به وجود آمده در ماده‌ی فعال بر اثر تابش نور، با سهولت بیشتری به سمت الکترود شفاف سلول حرکت می‌کند. این موضوع افزایش راندمان سلول را در پی دارد.»
برای ساخت این سلول‌ها، ابتدا نانومیله‌های اکسید روی بر روی شیشه‌ای که از قبل بر روی آن اینیدیم تین اکساید نشانده شده، به روش رسوب الکتروشیمیایی سنتز و رشد داده شده است. ساختار نانومیله‌های سنتز شده به کمک دستگاه‌های XRD، SEM، AFM و UV-vision بررسی شده است. سپس بهینه‌سازی رشد نانومیله‌های اکسید روی جهت دستیابی به طول و چگالی بهینه انجام شد. در ادامه از الکترود تهیه شده شامل نانومیله‌های بهینه شده در ساختار سلول‌های خورشیدی پلیمری با ساختار معکوس استفاده شد و ضخامت ماده‌ی فعال سلول جهت دستیابی به کارایی بیشتر بهینه گردید.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مهدی احمدی- عضو هیأت علمی دانشگاه ولیعصر (عج) رفسنجان- و سجاد رشیدی دفعه- کارشناس ارشد نانوفیزیک این دانشگاه- است که نتایج آن در مجله‌ی Chinese Physics. B (جلد ۲۴، شماره ۱۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱-۱۱۷۲۰۳ تا ۶-۱۱۷۲۰۳) منتشر شده است.
به گفته‌ی دکتر مهدی احمدی، در چند دهه‌ی اخیر، ساخت سلول‌های خورشیدی پلیمری به دلیل کم هزینه بودن، انعطاف پذیری و امکان تهیه در مقیاس بزرگ تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است. در این میان سلول‌های خورشیدی پلیمری با معماری معکوس پایداری بیشتری دارد. در تحقیق حاضر نیز تلاش شده تا ساختار این دسته از سلول‌های خورشیدی بهینه شده و راندمان آن‌ها افزایش یابد.
وی در ادامه افزود: «برای دستیابی به این هدف در لایه‌ی انتقال دهنده‌ی الکترون سلول خورشیدی پلیمری با ساختار معکوس، از نانومیله‌های اکسید روی استفاده شد. از اثرات این کار می‌توان به افزایش راندمان در واحد سطح سلول‌های خورشیدی پلیمری دارای ساختار معکوس اشاره کرد. این اثر به نوبه‌ی خود باعث کاهش هزینه‌ی ساخت این نوع از سلول‌های خورشیدی خواهد شد.»
سلول‌های خورشیدی پلیمری به دلیل قابلیت‌های بالای خود می‌توانند جهت تأمین انرژی الکتریکی در مصارف خانگی و صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند.
احمدی نحوه‌ی اثرگذاری نانومیله‌های اکسید روی بر میزان بازده راندمان را اینگونه شرح داد: «با استفاده از این نانو ساختارها سطح تماس میان لایه‌ی فعال سلول و الکترود شفاف آن افزایش یافته و الکترون‌های به وجود آمده در ماده‌ی فعال بر اثر تابش نور، با سهولت بیشتری به سمت الکترود شفاف سلول حرکت می‌کند. این موضوع افزایش راندمان سلول را در پی دارد.»
برای ساخت این سلول‌ها، ابتدا نانومیله‌های اکسید روی بر روی شیشه‌ای که از قبل بر روی آن اینیدیم تین اکساید نشانده شده، به روش رسوب الکتروشیمیایی سنتز و رشد داده شده است. ساختار نانومیله‌های سنتز شده به کمک دستگاه‌های XRD، SEM، AFM و UV-vision بررسی شده است. سپس بهینه‌سازی رشد نانومیله‌های اکسید روی جهت دستیابی به طول و چگالی بهینه انجام شد. در ادامه از الکترود تهیه شده شامل نانومیله‌های بهینه شده در ساختار سلول‌های خورشیدی پلیمری با ساختار معکوس استفاده شد و ضخامت ماده‌ی فعال سلول جهت دستیابی به کارایی بیشتر بهینه گردید.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مهدی احمدی- عضو هیأت علمی دانشگاه ولیعصر (عج) رفسنجان- و سجاد رشیدی دفعه- کارشناس ارشد نانوفیزیک این دانشگاه- است که نتایج آن در مجله‌ی Chinese Physics. B (جلد ۲۴، شماره ۱۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱-۱۱۷۲۰۳ تا ۶-۱۱۷۲۰۳) منتشر شده است.
