افزایش کارایی سلول های خورشیدی

تدبیر24:در این تحقیقات تلاش شده تا از مواد اولیه کم هزینه و دردسترس استفاده شود، نتایج این طرح در مراکز و مکان هایی که از انرژی برق استفاده می کنند و قابلیت استفاده از سلول های خورشیدی را دارند، کاربردی خواهد بود.

جغرافیای متنوع ایران، آن را در موقعیتی قرارداده است که دسترسی به منابع مختلف انرژی های تجدیدپذیر را فراهم آورده است.

پتانسیل تولید برق از انرژی خورشیدی در ایران نامحدود است، به گونه ای که ظرفیت تولید انرژی از پنل های خورشیدی، تقریباپنج هزار مگاوات بر کیلومترمربع است، با توجه به برتری سلول های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا نسبت به نسل سیلیکونی، به نظر می رسد تحقیقات بیشتر دراین مقوله واجب و ضروری است.

در این مطالعه، علاوه بر سنتز مواد رنگزای آلی جهت کاربرد در سلول های خورشیدی، موادی به عنوان عوامل ضد تجمع در نانوساختار دی اکسید تیتانیوم به کار رفته و عملکرد سلول خورشیدی حاصل مورد بررسی قرارگرفت.

دکتر مژگان حسین نژاد، سلول های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا (DSSCs)، راندمان بالایی درتبدیل نور به الکتریسیته دارند، با این حال مواد رنگزای آلی مورد استفاده در آن ها، از پتانسیل بالایی در تجمع بر روی بستر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم برخوردارند، یکی از روش های عملی برای از بین بردن و یا کاهش تجمع مواد رنگزا، استفاده از ترکیبات ضد تجمع است.

نحوه مناسب لایه نشانی مواد رنگزا (به صورت تک لایه) اثر مهمی در انتقال الکترون ایجاد شده به سطح دی اکسید تیتانیوم دارد، از آنجا که تجمع مواد رنگزای آلی بر روی بستر الکترود، انتقال الکترون را کاهش می دهد، هدف اصلی این پژوهش بهبود عملکرد سلول خورشیدی با استفاده از مواد ضد تجمع بود.

در این پژوهش از ماده ضد تجمع اسید چولیک و چنو، جهت جلوگیری از تجمع مواد رنگزای خمی بر پایه ایندیگوها استفاده شده است.

حسین نژاد با اشاره به استفاده از ترکیبات ضدتجمع ارزان قیمت و در دسترس در محلول مواد رنگزا،بیان کرد: نتایج نشان داده که اضافه کردن این عامل ضد تجمع، نه تنها باعث بهبود جذب مواد رنگزای آلی و کاهش تجمع آن ها بر روی سطح نانوذرات دی اکسید تیتانیوم می شود، بلکه بهبود راندمان تبدیل نور به الکتریسیته را نیز در پی دارد.

این محقق درخصوص نحوه تأثیرگذاری این عامل ضد تجمع افزود: ماده رنگزا به عنوان تولید کننده الکترون بر روی لایه نانوکریستال دی اکسید تیتانیوم، که نقش آن جمع آوری الکترون های تهییج یافته است، لایه نشانی می گردد. حضور مواد ضد تجمع از تشکیل تجمع های ناخواسته مواد رنگزا بر روی لایه نانوکریستال دی اکسید تیتانیوم جلوگیری می کند و یک تک لایه از ماده رنگزای آلی بدست می آید، این امرسبب بهبود عملکرد سلول خورشیدی و افزایش راندمان تبدیل نور به الکتریسیته خواهد شد.

دکتر مژگان حسین نژاد، دکتر کمال الدین قرنجیگ -اعضای هیات علمی موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش- و دکترسیامک مرادیان- عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- از همکاران انجام این طرح هستند، نتایج این کار تحقیقاتی درمجله Materials Technology منتشر شده است.