پژوهشگران دانشگاه شهید مدنی آذربایجان موفق شدند با اعمال نانولوله‌های کربنی به درون ساختار سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی، بازدهی تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی را در این نوع سلول های خورشیدی به بیش از ۱۷ درصد افزایش دهند.
دانشگاه شهید مدنی آذربایجان: افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی با نانولوله کربنی
استفاده از انرژی‌های پاک یکی از دغدغه‌های اجتناب‌ناپذیر جوامع امروزی است. در این میان، سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی به دلیل دارا بودن بازده تبدیل توان مناسب و روش ساخت آسان در سال‌های اخیر موردتوجه زیادی قرار گرفته‌اند. با این وجود محققان در تلاش هستند ضمن کاهش هرچه بیشتر هزینه ساخت این نوع سلول‌های خورشیدی، بازدهی آن‌ها را نیز به سطح بالاتری ارتقا دهند.
سمیرا آقبلاغی؛ عضو هیئت‌علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، هدف از انجام این طرح را استفاده از نانولوله‌های کربنی در جهت افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی عنوان کرد.
به گفته این محقق در طرح حاضر تلاش شده با استفاده از یک رویکرد آسان و ارزان، بازدهی سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی- پلیمری تا مقادیر قابل قبولی افزایش یابد.
این محقق در خصوص نحوه عملکرد نانولوله‌های کربنی در ارتقا کارایی سلول‌های خورشیدی گفت: «در کار تحقیقاتی حاضر، با روشی بسیار ساده که شامل پیوندزنی سطح نانولوله‌های کربنی با دو نوع پلیتیوفن فضاویژه (پلی(۳-هگزیلتیوفن)) و غیرفضاویژه (پلی(دودسیل تیوفن)) بوده، بازده سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی ساخته شده از ۱۰/۱۱% به ۴۰/۱۷% افزایش یافته است. دلیل بهبود کارایی دیوایس‌های ساخته شده به بلورینگی و نظم بالا در لایه فعال، رشد اندازه نواحی انتقال دهنده بار و همچنین افزایش قابل ملاحظه انتقال الکترون و حفره نسبت داده شده است.»
آقبلاغی در رابطه با اثر معکوس نانولوله کربنی بدون اعمال اصلاح سطحی بر عملکرد سلول‌های خورشیدی افزود: «استفاده از ترکیبات کربنی نظیر نانولوله‌های کربنی در لایه فعال سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی در اغلب موارد منجر به کاهش عملکرد آن‌ها می‌شود. در این کار تحقیقاتی نیز چنین اثر معکوسی بر روی مشخصه دستگاه ساخته شده ملاحظه شد (کاهش بازده از ۱۰/۱۱% به ۳۲/۹%). اما اصلاح سطحی نانولوله‌های کربنی به روش شیمیایی پیوندزنی باعث بهبود چشمگیر مورفولوژی، انتقال بار و در نتیجه عملکرد سلول‌های فتوولتاییکی شد.»
وی در خصوص پارامترهای عملیات به‌دست‌آمده از سلول خورشیدی بهینه شده گفت: «در حالت بهینه، مقادیر جریان مدار کوتاه (Jsc)، ضریب پرشوندگی (FF)، ولتاژ مدارباز (Voc) و بازده تبدیل توان (PCE) به mA/cm2 60/23، ۷۶%، V 97/0 و ۴۰/۱۷% رسید. این در حالی است که مقادیر پارامترهای متناظر در دیوایس اولیه به ترتیب برابر با mA/cm2 90/17، ۶۶%، V 94/0 و ۱۰/۱۱% بوده‌اند. علاوه بر این، رشد نواحی بلورین پروفسکایتی از ۲۳۰ نانومتر تا مرز ۶۰۰ نانومتر اتفاق افتاد.»
این پژوهش، حاصل تلاش سمیرا آقبلاغی- عضو هیئت‌علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان در زمینه سلول‌های خورشیدی است. نتایج این کار در مجله New Journal of Chemistry با ضریب تأثیر ۳٫۰۶۹ ( جلد ۲۶، سال ۲۰۱۹، از صفحه ۱۰۵۶۷) به چاپ رسیده است.
