افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای با نانوذرات

پژوهشگران دانشگاه تهران با همکاری محققان یکی از شرکت‌های دانش بنیان با انجام پروژه تحقیقاتی مشترکی توانستند با استفاده از نانو ذرات بازدهی سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای را افزایش دهند.



پژوهشگران دانشگاه تهران با همکاری محققان یکی از شرکت‌های دانش بنیان با انجام پروژه تحقیقاتی مشترکی توانستند با استفاده از نانو ذرات بازدهی سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای را افزایش دهند.

به گزارش سرویس علمی ایسنا تأمین انرژی پاک به یکی از مهمترین مسائل پیش روی بشر در قرن حاضر تبدیل شده است. انرژی خورشیدی یکی از منابع بدون کربن به شمار می‌رود که در همه جا در دسترس است و می‌تواند بخش قابل توجهی از نیاز کشورها به انرژی الکتریکی را تأمین کند.

فناوری سلول‌های خورشیدی در حال تجربه‌ سومین نسل این سلول‌ها است که تا حد زیادی مبتنی بر فناوری نانو است. ایده‌ سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای که از موفق‌ترین‌ها در بین سلول‌های نسل سوم است، بر پایه‌ مکانیسمی مشابه با فتوسنتز گیاهان عمل می‌کند.

به دلیل بازدهی نسبتا پایین این نوع سلول‌ها، تولید انبوه و تجاری‌سازی آنها تاکنون محقق نشده و تحقیقات به‌ منظور افزایش هرچه بیشتر بازدهی آنها ادامه دارد که از آن جمله می‌توان به مطالعات محققان دانشگاه تهران اشاره کرد.

مهندس امیرمحمود بخشایش، مجری طرح با بیان اینکه سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای جایگزین مناسبی برای سلول‌های خورشیدی گران‌قیمت سیلیکونی هستند، گفت: سلول‌های رنگدانه‌ای علاوه بر ارزانی، تکنولوژی ساخت ساده‌ای دارند، اما از آنجا که بازدهی این سلول‌ها در تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی پایین است، نیاز به سرمایه‌گذاری و تحقیقات گسترده به‌ منظور ارتقای عملکرد آنها احساس می‌شود.

وی هدف از انجام این تحقیقات را بهبود عملکرد سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای دانست و ادامه داد: در این پژوهش از نانو ذرات استرانسیوم و نیوبیوم به ‌منظور بهینه‌سازی خواص فتوکاتاستی میکروذرات دی‌اکسید تیتانیوم استفاده ‌شد.

وی با تاکید بر این که یون استرانسیوم نقش جلوگیری از بازترکیبی الکترون حفره‌های تولید شده ناشی از جذب نور خورشید را ایفا می‌کند، یادآور شد: در این پروژه تحقیقاتی نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم به‌وسیله‌ یون‌های استرانسیوم و نیوبیوم آلاییده و پوشش زروژل دی‌اکسید تیتانیوم با استفاده از روش سل ژل تهیه شد و در ادامه یک فتوالکترود اسفنجی با پوشش بهینه شده ارائه کردیم.

بخشایش با اشاره به نتایج به دست آمده، خاطرنشان کرد: نتایج به دست آمده نشان می‌دهند سلول‌های تولید شده بر پایه‌ این پوشش دارای بازدهی 97.7 درصدی در تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی است که این بهبود بازدهی سلول‌های بهینه شده نسبت به سلول‌های مرسوم، به دلیل افزایش چگالی جریان مدار کوتاه ناشی از حضور نانوذرات استرانسیوم و نیوبیوم بوده است.

به گفته این محقق، با استفاده از نتایج این طرح می‌توان سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای با قیمت پایین و در زمان کوتاه‌تری تولید کرد.

نتایج این تحقیقات که حاصل تلاش‌های امیرمحمود بخشایش، دانشجوی دکترای دانشگاه تهران و نیوشا بخشایش، سید سعید آزادفر و رضا رحیقی یزدی از محققان شرکت ابر نانوفناور پیشگام شریف است، در مجله Sol-Gel Science and Technology منتشر شده است.

منبع :