تولید نسل سوم سلول‌های خورشیدی توسط محققان دانشگاهی

محققان گروه پژوهشی فوتونیک دانشگاه یزد در مطالعات خود که از 8 سال قبل آغاز شده بود موفق به ساخت آزمایشگاهی با چهار نوع سلول خورشیدی به عنوان نسل سوم این سلول‌ها شدند و توانستند نانو ذراتی را برای افزایش بازده این سلول‌ها در فاز تجاری تولید کنند.

کد خبر: ۱۱۹۴۹۷۳

تاریخ: ۳۱ تير ۱۳۹۴ - ۱۳:۰۱

دکتر عباس بهجت مدیر گروه پژوهشی فوتوتیک دانشگاه یزد با بیان اینکه این گروه در دانشکده فیزیک این دانشگاه مستقر شده است، گفت: محققان فوتونیک دانشگاه یزد، در زمینه سلول‌های خورشیدی آلی، مطالعاتی را در دستور کار دارند.

وی سلول‌های خورشیدی آلی را نسل سوم سلول‌های خورشیدی توصیف کرد و اظهار داشت: نسل اول سلول‌های خورشیدی از نوع معدنی و نسل دوم این سلول‌ها از نوع لایه نازک است که کاربردی کردن این نسل از سلول‌های خورشیدی مقرون به صرفه است.

بهجت، تولید نسل سوم سلول‌های خورشیدی را با استفاده از مواد آلی دانست و ادامه داد: این نوع از سلول‌های خورشیدی انعطاف پذیر، ارزان و سبک است و این ویژگی‌ها سبب شده است که مورد توجه مراکز تحقیقاتی دنیا قرار گیرند.

وی با تاکید بر این که گروه پژوهشی فوتونیک دانشگاه از 8 سال قبل مطالعه در زمینه این نوع سلول‌ها را در دستور کار خود قرار داده است، خاطرنشان کرد: در این راستا به منظور افزایش راندمان سلول‌های خورشیدی از نانو ذرات و ساختارهای نانویی و همچنین لایه‌های نازک پلیمری استفاده و نتیجه این تحقیقات منجر به تاسیس شرکت دانش بنیان "ادوات نوری نانو ساختار» در دانشگاه یزد شد.

مدیر گروه پژوهشی فوتوتیک دانشگاه یزد با تاکید بر اینکه عمده فعالیت این شرکت بر روی سلول‌های خورشیدی نسل سوم متمرکز شده است، یادآور شد: مطالعات ما در زمینه چهار دسته از سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ،‌نقاط کوانتومی، پلیمری و هیبریدی است و موفق به تولید این سلول‌ها در فاز آزمایشگاهی شدیم.

تلاش برای افزایش طول عمر سلول‌های خورشیدی هیبریدی

بهجت، ساختار سلول‌های خورشیدی هیبریدی را از مواد پلیمری دانست و اضافه کرد: در این سلول‌ها علاوه بر مواد پلیمری، از برخی فلزات مانند «پروسکایت» استفاده می‌شود که در این زمینه از سه سال قبل مطالعاتی را آغاز کردیم و موفق به تولید سلول‌های هیبریدی با بازده 19 درصد شدیم.

مدیر عامل شرکت دانش بنیان ادوات نوری نانو ساختار، میزان بازده سلول‌های خورشیدی معدنی را 25 درصد ذکر کرد و اظهار داشت: در سلول‌های خورشیدی هیبریدی تا 19 درصد به بازده انرژی دست یافتیم و در حال حاضر درصدد حفظ پایداری میزان بازدهی و افزایش طول عمر این سلول‌ها هستیم.

سلول‌های خورشیدی کوانتوم دات‌ها

مدیر گروه پژوهشی فوتوتیک دانشگاه یزد از تولید آزمایشگاهی سلول‌های خورشیدی کوانتوم دات‌ها خبر داد و یادآور شد: در این مطالعات موفق به تولید سلول‎های خورشیدی نقاط کوانتومی با بازده سه تا چهار درصد شدیم.

وی با تاکید بر این که از دستاوردها و یافته‌های این مطالعات برای افزایش جذب در سلول‌های خورشیدی پروسکایت بهره‌مند شدیم، خاطرنشان کرد: سلول‌های خورشیدی باید قابلیت جذب نور از لایه مرئی تا لایه مادون قرمز خورشیدی را داشته باشند که در این راستا با استفاده از نقاط کوانتومی، میزان جذب نور را در این سلول‌ها افزایش دادیم.

بهینه سازی اجزای مختلف سلول‌های خورشیدی

بهجت، با بیان اینکه سلول‌های خورشیدی از سه لایه تشکیل شده‌اند، گفت: سلول‌های خورشیدی دارای سه لایه فوتو آند، لایه میانی شامل ماده جاذب و لایه عقبی سلول‌های خورشیدی است که در این مطالعات اقدام به بهینه سازی این اجزا کردیم.

تجاری‌سازی نانو ذرات تولید شده در دانشگاه یزد

وی تولید نانو مواد برای استفاده در حوزه‌های فوتوتیک و بیو فوتونیک را از دیگر زمینه‌های تحقیقاتی این گروه پژوهشی نام برد و افزود: تولید نانو ذرات دی اکسید تیتانیم با قابلیت نیمه رسانایی و خواص الکترونیکی،‌مغناطیسی و اپتیکی بالا از جمله دستاوردهای ما بوده است که در زمینه افزایش بازده سلول‌های فتو ولتائیک و سلول‌های خورشیدی حساس شده به رنگ و یا نقاط کوانتومی کاربرد دارد.

مدیر گروه پژوهشی فوتوتیک دانشگاه یزد نانو ذرات نقره در اندازه‌های 10 و 20 نانو متر را از دیگر دستاوردهای این گروه پژوهشی ذکر کرد و یادآور شد: ساخت لایه‌های نازک اکسید گرافن بسیار مشکل است و هر لایه آن مبلغی بالغ بر 300 یورو دارد؛ از این رو در این مطالعات موفق به ساخت و تجاری‌سازی این لایه‌های نازک شدیم.

بهجت تولید و تجاری سازی نانو ذرات اکسید روی (ZNO) برای ساخت لایه‌های رسانای شفاف در سلول‌های خورشیدی و نانو ذرات نیمه رسانای کادمیوم- قلع سولفید برای پایدار سازی مولکول‌های رنگی و افزایش ضریب جذب را از دیگر تولیدات این دانشگاه نام برد که موفق به تجاری سازی آنها شده‌اند.

بهترین سلول خورشیدی برای تامین انرژی

این محقق با تاکید بر ضرورت توجه به انرژی خورشیدی، اظهار داشت: بسیاری از کشورهایی چون آلمان و سوئیس که دارای آفتاب کمی هستند از انرژی خورشیدی استفاده می کنند به گونه ای که با حمایت دولت مردم انرژی خورشیدی را تولید کرده و به دولت می‌فروشند. اما در ایران با توجه به پتانسیل موجود، می‌توان با توسعه فناوری‌های سلول‌های خورشیدی،برق یک سال کشور را تولید کرد.

وی ادامه داد: بر اساس نتایج به دست آمده از مطالعات بر روی انواع سلول‌های خورشیدی، بهترین نوع سلول های خورشیدی، سلول های پروسکایت است و امیدواریم با تولید این سلول‌ها به صورت پنل و تجاری‌سازی آنها خدماتی در این زمینه عرضه کنیم.