محققان پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، با بهره‌گیری از نانوساختارهایی مشخص، موفق به افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی حساس به رنگدانه در کنار کاهش هزینه‌ی ساخت این تجهیزات شدند. در این تحقیقات که در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است، نانوساختارهای مورد استف
پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران: استفاده از نانوساختارها، راهکاری جهت افزایش بازده و کاهش هزینه‌ی سلول‌های خورشیدی
امروزه استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی نو، سازگار با محیط زیست، ارزان و فراوان مورد توجه جوامع بشری قرار گرفته است. در حال حاضر استفاده از سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگدانه، به دلیل بازدهی بالا و روش ساخت مناسب و مقرون به صرفه، نسبت به نسل‌های قبل سلول‌های خورشیدی اهمیت بیشتری یافته است. با این حال، با بهره‌مندی از ساختارهای مختلف مواد همچنان می‌توان کمک شایانی به افزایش بازدهی این دسته از سلول‌های خورشیدی نمود.
هدف این کار، تولید سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگدانه بر پایه‌ی نانومیله‌های یک بعدی به منظور بهینه سازی و افزایش کارایی تولید انرژی الکتریسیته از انرژی خورشیدی بوده است.
به گفته‌ی دکتر هانی صیاحی، با کاربرد نانوساختارهای یک بعدی در سل خورشیدی، مسیر انتقال الکترون‌ها راحت‌تر و در نتیجه تولید جریان الکتریسیته بهتر می‌شود. اما ساخت و جهت دهی این نانوساختارهای یک بعدی یکی از موانع کاربرد انبوه آن‌ها در سلول‌های خورشیدی است.
وی در ادامه افزود: «در این طرح، ساخت نانومیله‌های دی اکساید تیتانیوم به روشی ساده صورت گرفته است. استفاده از روش پیشنهادی باعث کاهش هزینه، تولید توده‌ای و انبوه نانومیله‌ها شده و چنانچه این مواد در مقیاس صنعتی تولید شود، بالا بردن سرعت ساخت و مقرون به صرفه‌ی سلول‌های خورشیدی را سبب خواهد شد. در این صورت امکان استفاده از سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگدانه، با قیمت مناسب و کارایی بالا و نهایتاً کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و آلاینده‌ی محیط زیست امکان پذیر می‌گردد.» لذا از نتایج این طرح می‌توان در تمامی صنایعی که نیازمند تولید انرژی الکتریسیته از انرژی خورشید هستند، استفاده کرد.
صیاحی روش سنتز نانومیله‌ها و مطالعه‌ی عملکرد آن‌ها را بدین شرح بیان کرد:«در این تحقیقات نانومیله‌های دی اکسید تیتانیوم به شکل انبوه به روش هیدروترمال سنتز شد. در واقع در این روش عوامل متعددی می‌تواند بر ساختار و عملکرد نانومیله‌های سنتز شده تأثیر بگذارد. یکی از این عوامل دمای بازپخت نانومیله‌هاست که در نهایت بر کارایی سلول خورشیدی نیز تأثیرگذار است. لذا اثر دمای بازپخت بر روی ساختار نانومیله‌ها و عملکرد سلول خورشیدی ساخته شده از این نانومیله‌ها به طور جزئی مورد بررسی قرار گرفت.»
این کار تحقیقاتی حاصل تلاش‌های دکتر هانی صیاحی- عضو هیأت علمی پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران– و همکارانش است که نتایج آن در مجله‌ی Journal of the Chinese Chemical Society (جلد ۶۲، شماره ۹، سال ۲۰۱۵، صفحات ۸۱۱ تا ۸۱۶) به چاپ رسیده است.
هدف این کار، تولید سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگدانه بر پایه‌ی نانومیله‌های یک بعدی به منظور بهینه سازی و افزایش کارایی تولید انرژی الکتریسیته از انرژی خورشیدی بوده است.
به گفته‌ی دکتر هانی صیاحی، با کاربرد نانوساختارهای یک بعدی در سل خورشیدی، مسیر انتقال الکترون‌ها راحت‌تر و در نتیجه تولید جریان الکتریسیته بهتر می‌شود. اما ساخت و جهت دهی این نانوساختارهای یک بعدی یکی از موانع کاربرد انبوه آن‌ها در سلول‌های خورشیدی است.
وی در ادامه افزود: «در این طرح، ساخت نانومیله‌های دی اکساید تیتانیوم به روشی ساده صورت گرفته است. استفاده از روش پیشنهادی باعث کاهش هزینه، تولید توده‌ای و انبوه نانومیله‌ها شده و چنانچه این مواد در مقیاس صنعتی تولید شود، بالا بردن سرعت ساخت و مقرون به صرفه‌ی سلول‌های خورشیدی را سبب خواهد شد. در این صورت امکان استفاده از سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگدانه، با قیمت مناسب و کارایی بالا و نهایتاً کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و آلاینده‌ی محیط زیست امکان پذیر می‌گردد.» لذا از نتایج این طرح می‌توان در تمامی صنایعی که نیازمند تولید انرژی الکتریسیته از انرژی خورشید هستند، استفاده کرد.
صیاحی روش سنتز نانومیله‌ها و مطالعه‌ی عملکرد آن‌ها را بدین شرح بیان کرد:«در این تحقیقات نانومیله‌های دی اکسید تیتانیوم به شکل انبوه به روش هیدروترمال سنتز شد. در واقع در این روش عوامل متعددی می‌تواند بر ساختار و عملکرد نانومیله‌های سنتز شده تأثیر بگذارد. یکی از این عوامل دمای بازپخت نانومیله‌هاست که در نهایت بر کارایی سلول خورشیدی نیز تأثیرگذار است. لذا اثر دمای بازپخت بر روی ساختار نانومیله‌ها و عملکرد سلول خورشیدی ساخته شده از این نانومیله‌ها به طور جزئی مورد بررسی قرار گرفت.»
این کار تحقیقاتی حاصل تلاش‌های دکتر هانی صیاحی- عضو هیأت علمی پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران– و همکارانش است که نتایج آن در مجله‌ی Journal of the Chinese Chemical Society (جلد ۶۲، شماره ۹، سال ۲۰۱۵، صفحات ۸۱۱ تا ۸۱۶) به چاپ رسیده است.
