محقق دانشگاه تهران با همکاری محققانی از شرکت ابرنانوفناور پیشگام شریف با انجام یک پژوهش آزمایشگاهی تلاش کردند بازدهی سلول‌های خورشیدی رنگ‌دانه‌ای را افزایش دهند. با استفاده از نتایج این طرح می‌توان سلول‌های خورشیدی رنگ‌دانه‌ای را با قیمت پایین‌تر و زمان
دانشگاه تهران: تلاشی دیگر در زمینه‌ی افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی رنگ‌دانه‌ای
تأمین انرژی پاک به یکی از مهم‌ترین مسائل پیش روی بشر در قرن حاضر تبدیل شده است. انرژی خورشیدی یکی از منابع بدون کربن به شمار می‌رود که در همه جا در دسترس است و می‌تواند بخش قابل توجهی از نیاز کشورها به انرژی الکتریکی را تأمین نماید. فناوری سلول‌های خورشیدی در حال تجربه‌ی سومین نسل این سلول‌هاست که تا حد زیادی مبتنی بر فناوری نانو است. ایده‌ی سلول‌های خورشیدی رنگ‌دانه‌ای که از موفق‌ترین‌ها در بین سلول‌های نسل سوم است بر پایه‌ی مکانیسمی مشابه با فتوسنتز گیاهان عمل می‌کند. به دلیل بازدهی نسبتاً پایین این نوع سلول‌ها، تولید انبوه و تجاری‌سازی آن‌ها تاکنون محقق نشده و تحقیقات به‌منظور افزایش هرچه بیشتر بازدهی آن‌ها کماکان ادامه دارد.
مهندس امیرمحمود بخشایش با بیان اینکه سلول‌های خورشیدی رنگ‌دانه‌ای جایگزین مناسبی برای سلول‌های خورشیدی گران‌قیمت سیلیکونی هستند اظهار داشت: «سلول‌های رنگ‌دانه‌ای علاوه بر ارزانی، تکنولوژی ساخت ساده‌ای دارند، اما ازآنجاکه بازدهی این سلول‌ها در تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی پایین است، نیاز به سرمایه‌گذاری و تحقیقات گسترده به‌منظور ارتقای عملکرد آن‌ها احساس می‌شود. لذا هدف از انجام این تحقیق بهبود عملکرد سلول‌های خورشیدی رنگ‌دانه‌ای بوده است.»
وی خاطرنشان کرد: «در این پژوهش از نانوذرات استرانسیوم و نیوبیوم به‌منظور بهینه‌سازی خواص فتوکاتاستی میکروذرات دی‌اکسید تیتانیوم استفاده شده است. یون استرانسیوم نقش جلوگیری از بازترکیبی الکترون حفره‌های تولید شده ناشی از جذب نور خورشید را ایفا می‌کند.»
بخشایش در ادامه به ارائه‌ی توضیحات کامل‌تری در رابطه با روند انجام این طرح پرداخت: «در طرح حاضر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به‌وسیله‌ی یون‌های استرانسیوم و نیوبیوم آلاییده شده و پوشش زروژل دی‌اکسید تیتانیوم با استفاده از روش سل ژل تهیه شد. در ادامه یک فتوالکترود اسفنجی با پوشش بهینه شده ارائه شد. سپس از فتوالکترود‌های تهیه شده سلول خورشیدی رنگ‌دانه‌ای تهیه شده و در نهایت سلول‌های تولید شده مشخصه یابی گردید.»
نتایج نشان می‌دهند سلول‌های تولید شده بر پایه‌ی این پوشش بازدهی ۷/۹۷ درصدی در تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی بروز می‌دهند. بهبود بازدهی سلول‌های بهینه شده نسبت به سلول‌های مرسوم، به دلیل افزایش چگالی جریان مدار کوتاه ناشی از حضور نانوذرات استرانسیوم و نیوبیوم بوده است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های امیرمحمود بخشایش- دانشجوی دکترای دانشگاه تهران و نیوشا بخشایش، سید سعید آزادفر و رضا رحیقی یزدی- محققان شرکت ابرنانوفناور پیشگام شریف است. نتایج این کار در مجله‌یof Sol-Gel Science and Technology Journal (جلد ۷۷، شماره‌ی ۱، سال ۲۰۱۶، صفحات ۲۲۸ تا ۲۳۹) به چاپ رسیده است.
