ساخت پوشش‌های آزمایشگاهی با قابلیت افزایش بازده سلول‌های خورشیدی

به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، در چند سال اخیر، سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای به ‏عنوان نسل سوم سلول‌های خورشیدی مورد توجه قرار گرفته‌اند. این تجهیزات ارزان قیمت فناوری ساخت بسیار ساده ‏ای دارند و جایگزین مناسبی برای سلول‌های سیلیکونی گران‌قیمت هستند.

از آنجا که هنوز بازدهی آن‌ها در تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی پایین است، نیاز به تحقیق گسترده به منظور ارتقای عملکرد آن‌ها احساس می‌شود. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و بررسی عملکرد نوعی پوشش به منظور کاربرد در سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای بوده است.

امیر محمود بخشایش مجری طرح گفت: سلول خورشیدی ساخته شده بر پایه‌ این پوشش، افزایش بازدهی خوبی در تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی نشان داده است.

وی ادامه داد: در ساخت این پوشش از «نانوذرات دی اکسید تیتانیوم» که با عناصری چون استرانسیم و کروم آلایش شده بود، استفاده شده است، می‌توان گفت که علت بهبود بازدهی این سلول نسبت به سلول ساخته شده بر پایه‌ پوشش‌های مرسوم حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، افزایش چگالی جریان مدار کوتاه آن است.

وی عنوان کرد: از دیگر مزیت‌های این سلول می‌توان به روش تولید آسان، هزینه‌ تمام شده‌ مناسب و شفافیت بالا نسبت به عبور نور اشاره کرد.

بخشایش با بیان اینکه در این طرح، پوشش نانوذرات دی اکسید تیتانیوم با استفاده از روش سل ـ ژل تهیه شده است که حاوی نانوذرات کروی است، اظهار داشت: متوسط اندازه‌ دانه‌ این نانوذرات کروی ۶۰ نانومتر است و از طرفی ساختمان کریستالی، ساختار و ترکیب شیمیایی این پوشش به گونه‌ای کنترل شده است که به بهبود چگالی جریان مدار کوتاه سلول خورشیدی رنگدانه‌ای منجر می‌‏شود.

به گفته وی، جهت بررسی نمونه‌های ساخته شده از آزمون‌های مشخصه ‏یابی خواص فتوولتاییکی، امپدانس الکتروشیمیایی و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس استفاده شده است.

وی تاکید داشت: در صورت دستیابی به تولید انبوه، از این سلول‌های خورشیدی می‌توان برای تولید جریان برق به منظور کاربرد در صنایعی چون لوازم خانگی، خودرو و هوافضا استفاده کرد.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های امیرمحمود بخشایش، دانشجوی دکترای مهندسی مواد در دانشگاه تهران، سید سعید آزادفر، رضا رحیقی و نیوشا بخشایش از شرکت ابر نانوفناور پیشگام شریف است که نتایج آن در مجله‌ Journal of Colloid and Interface Science (جلد ۴۶۰، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۸ تا ۲۸) منتشر شده است.