جلوگیری از افت عملکرد سلول‌های خورشیدی با استفاده از فناوری نانو

محققان موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش با استفاده از فناوری نانو، سلول‌های خورشیدی ساخته‌اند که راندمان بالایی در تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته دارد. در این تحقیقات تلاش شده تا از مواد اولیه کم هزینه و در دسترس استفاده شود.

کد خبر: ۱۱۸۹۷۰۹

تاریخ: ۰۵ بهمن ۱۳۹۳ - ۱۰:۲۷

به گزارش خبرگزاری دانا (دانا خبر) جغرافیای متنوع ایران، آن را در موقعیتی قرار داده است که دسترسی به منابع مختلف انرژی‌های تجدیدپذیر را فراهم آورده است. پتانسیل تولید برق از انرژی خورشیدی در ایران نامحدود است، به گونه‌ای که ظرفیت تولید انرژی از پنل‌های خورشیدی، تقریباً 5000 مگاوات بر کیلومتر مربع است. با توجه به برتری سلول‌های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا نسبت به نسل سیلیکونی، به نظر می‌رسد تحقیقات بیشتر در این مقوله واجب و ضروری است.

در این مطالعه، علاوه بر سنتز مواد رنگزای آلی جهت کاربرد در سلول‌های خورشیدی، موادی به عنوان عوامل ضد تجمع در نانوساختار دی‌اکسید تیتانیوم به کار رفته و عملکرد سلول خورشیدی حاصل مورد بررسی قرار گرفت.

به گفته دکتر مژگان حسین نژاد، سلول‌های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا (DSSCs)، راندمان بالایی در تبدیل نور به الکتریسیته دارند. با این حال مواد رنگزای آلی مورد استفاده در آن‌ها، از پتانسیل بالایی در تجمع بر روی بستر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم برخوردارند. یکی از روش‌های عملی برای از بین بردن و یا کاهش تجمع مواد رنگزا، استفاده از ترکیبات ضدتجمع است.

نحوه مناسب لایه نشانی مواد رنگزا (به صورت تک لایه) اثر مهمی در انتقال الکترون ایجاد شده به سطح دی‌اکسید تیتانیوم دارد. از آنجا که تجمع مواد رنگزای آلی بر روی بستر الکترود، انتقال الکترون را کاهش می‌دهد، هدف اصلی این پژوهش بهبود عملکرد سلول خورشیدی با استفاده از مواد ضدتجمع 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، عنوان کرد: «نتایج نشان داده که اضافه کردن این عامل ضد تجمع، نه تنها باعث بهبود جذب مواد رنگزای آلی و کاهش تجمع آن‌ها بر روی سطح نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم می‌شود، بلکه بهبود راندمان تبدیل نور به الکتریسیته را نیز در پی دارد.»

این محقق نحوه تأثیرگذاری این عامل ضد تجمع را بدین شرح بیان کرد: «ماده رنگزا به عنوان تولید کننده الکترون بر روی لایه نانوکریستال دی‌اکسید تیتانیوم، که نقش آن جمع آوری الکترون‌های تهییج یافته است، لایه‌نشانی می‌گردد. حضور مواد ضد تجمع از تشکیل تجمع‌های ناخواسته مواد رنگزا بر روی لایه نانوکریستال دی‌اکسید تیتانیوم جلوگیری می‌کند و یک تک لایه از ماده رنگزای آلی بدست می‌آید. این امر سبب بهبود عملکرد سلول خورشیدی و افزایش راندمان تبدیل نور به الکتریسیته خواهد شد.»

دکتر مژگان حسین نژاد، دکتر کمال الدین قرنجیگ -اعضای هیأت علمی موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش- و دکتر سیامک مرادیان- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- از همکاران انجام این طرح بوده‌اند. نتایج این کار تحقیقاتی در مجله Materials Technology (جلد 30، شماره 3، سال 2015، صفحات 189 تا 192) منتشر شده است.