تیم تحقیقاتی دکتر هاشم شهروس‌وند، عضو هیئت‌علمی دانشگاه زنجان در پژوهشی برای کاهش قیمت نهایی سلول‌های خورشیدی پروسکایتی موفق شدند یک ترکیب جدید آلی ارزان قیمت را جایگزین یکی از معروف‌ترین انتقال‌دهنده‌های حفره با نام اختصاری spiro-OMeTAD در این لایه کنند. در این پروژه، با دستکاری در سطح مولکولی مواد، سلول‌های خورشیدی پروسکاتی ارزان قیمت تولید شده است.
سلول‌های خورشیدی پروسکایتی ارزان قیمت با مهندسی مولکولی مواد
سلول‌های خورشیدی پروسکایتی به عنوان جدیدترین نسل سلول‌های خورشیدی به دلیل رشد خیره‌کننده در بازده تبدیل نورخورشید به الکتریسیته، توجه بسیاری از محققان در حوزه‌های مختلف علوم، مهندسی و مواد را به خود جلب کرده است. در واقع، بازده سلول خورشیدی پروسکایتی از حدود سه و نیم درصد در سال ۲۰۰۹، به حدود بیست و پنج درصد تا سال ۲۰۲۰ افزایش پیدا کرده است.
در این میان، دو چالش اساسی در مقابل این دسته از سلول‌های خورشیدی قرار دارد: ضعف اول مربوط به سمیت و اثرات زیست‌محیطی استفاده از یون‌های سرب در قلب سلول‌های خورشیدی پروسکایتی است که تلاش‌های فراوانی به منظور جایگزینی یا بهینه‌سازی آن صورت گرفته است. زمینه دوم تحقیقات، کاهش قیمت تمام شده سلول‌های خورشیدی از هر نوع، مخصوصا سلول‌های خورشیدی پروسکایتی است. در این راستا، تحقیقات گسترده‌ای به منظور کاهش قیمت یا جایگزینی گران‌قیمت ترین جز تشکیل‌دهنده یک سلول خورشیدی پروسکایتی که انتقال‌دهنده حفره نام دارد، صورت گرفته است. در این تحقیق به منظور کاهش قیمت لایه انتقال‌دهنده حفره، یک ترکیب جدید آلی ارزان قیمت جایگزین یکی از معروف‌ترین انتقال‌دهنده‌های حفره با نام اختصاری spiro-OMeTAD شده است که بدین ترتیب به طور چشمگیری از قیمت نهایی سلول خورشیدی پروسکایتی کاسته شده است.
در این تحقیق یک انتقال‌دهنده حفره آلی جدید بر پایه تری فنیل آمین بدون استفاده از کاتالیست گران‌قیمت پالادیم و درحضور کاتالیست ارزان قیمت مس یدید سنتز و موردشناسایی قرار گرفت. مراحل سنتز کمتر، عدم نیاز به خالص‌سازی‌های پیچیده و استفاده از مواد واکنش‌دهنده ارزان قیمت سبب کاهش قیمت به حدود بیست و دو دلار برای یک گرم از این ماده شده است، درحالیکه قیمت تمام شده برای یک گرم از ماده مورداستفاده مرجع spiro-OMeTAD به بیش از دویست دلار می‌رسد. داده‌های فتوولتائیک این ترکیب هم قابل مقایسه با ترکیب مرجع spiro-OMeTAD بوده و مضافا نتایج مطلوب‌تری در غیاب مواد افزدونی نسبت به ترکیب مرجع از خود نشان داده است.
این مقاله حاصل تحقیقات علمی حاصل رساله دکتری دکتر بابک پاشایی بوده که هم‌اکنون با حمایت مالی فدراسیون سرآمدان علمی به عنوان محقق پسادکتری تحت راهنمایی دکتر هاشم شهروس‌وند در دانشگاه زنجان، مشغول به فعالیت هستند. همچنین پروفسور فرانچسکو بوناکورسو و دکتر بلانی از موسسه آی آی تی ایتالیا در زمینه مشخصه‌یابی و آنالیزهای سلول‌های خورشیدی مشارکت داشته‌اند.
این مقاله در ژورنال Chemical Science از انتشارات Royal Society of Chemistry با ضریب تاثیر ۹٫۵۵ به چاپ رسیده است. جزئیات این مقاله طریق لینک مقاله قابل دسترسی است.
