افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی پلیمری

به گزارش ایسنا در منابع مختلف انواع گوناگونی از تقسیم‌بندی‌ها در زمینه سلول‌های خورشیدی دیده می‌شود. سلول‌های خورشیدی را می‌توان به سه نسل تقسیم کرد که سلول‌های خورشیدی آلی یا پلیمری از نسل جدید و یا سوم هستند.

 پلیمرهای مزدوج اخیرا به دلیل قابلیت‌های کاربردی‌شان در ابزارهای الکترونیکی انعطاف‌پذیری از قبیل دیودهای نشر نور، سلول‌های خورشیدی پلیمری و ترانزیستورهای لایه‌نازک آلی و همچنین فرایند محلولی و قیمت ارزان آن‌ها موردتوجه ویژه قرار گرفته‌اند. به‌گونه‌ای که در دانشگاه تربیت مدرس نیز مطالعاتی را در این زمینه اجرایی کردند.

 دکتر فرزانه عرب پور از محققان این طرح یکی از روش‌های بهبود عملکرد سلول‌های خورشیدی پلیمری را استفاده از نقاط کوانتومی و ایجاد یک ساختار نانوکامپوزیتی هیبریدی دانست و افزود: بر این اساس در این طرح سعی شد با بهبود عملکرد نوری و الکتریکی سلول خورشیدی، بازده آن را افزایش دهیم. وی یادآور شد: بهبود عملکرد این سلول‌ها منجر به استفاده بیشتر از این سامانه‌ها و درنتیجه کاهش آلودگی هوا و هزینه‌های مربوط به مصرف سوخت‌های فسیلی می‌شود.

 عرب پور با اشاره به مزایای استفاده از نانوبلورهای نقاط کوانتومی خاطرنشان کرد: به دلیل تنظیم‌پذیر بودن خواص با ابعاد، پایداری مناسب، قابلیت جذب نور بالا، امکان جذب چندتایی و توانایی شرکت در مراحل فتوولتائیک این نانو ذرات موردتوجه قرار دارند و در تحقیق حاضر، با استفاده از روش شبکه‌ای کردن نانوبلورهای نقاط کوانتومی به‌وسیله‌ مولکول‌های آلی عامل‌دار، تحرک الکترون در نقاط کوانتومی بهبودیافته و متعاقبا بازده سلول خورشیدی افزایش یافته است.

 این محقق بابیان اینکه شبکه‌ای شدن منجر به کاهش انحلال‌پذیری لایه‌ پلیمر حاوی نقاط کوانتومی می‌شود، یادآور شد: در این پژوهش ابتدا نانوبلورهای نقاط کوانتومی با ابعاد مختلف سنتز شدند و برای ساخت سلول‌های خورشیدی، در ابتدا، زیرلایه‌ طرح‌دار شده با فرایند مناسب شسته شده است.

 وی لایه‌ دوم سلول خورشیدی تولیدشده را لایه‌ انتقال‌دهنده از جنس پلیمر رسانا دانست و اظهار کرد: این لایه به روش لایه نشانی چرخشی باضخامت 50 نانومتر بر روی زیرلایه قرار گرفت و لایه‌ سوم لایه فعالی است که با استفاده از روش پوشش‌دهی چرخشی لایه‌نشانی ‌شد. برای اعمال عملیات شبکه‌ای کردن، چندلایه ساخته‌شده در محلولی از عامل شبکه کننده در دمای 60 درجه سانتی‌گراد و در محیط خنشی قرار گرفت.

 این دانش‌آموخته دانشگاه تربیت مدرس ادامه داد: پس از تکمیل عملیات شبکه‌ای شدن، لایه‌ای 100 نانومتری از آلومینیوم به روش لایه‌نشانی تبخیری بر روی لایه‌ها نشانده و ساخت سلول تکمیل شد، سپس سلول برای مشخصه‌یابی تحت تابش خورشید قرارگرفته و بازدهی آن محاسبه شده است.

 به گفته وی، شبکه‌ای کردن نقاط کوانتومی در ساختار هیبریدی منجر به بهبود انتقال بار در نانوذرات شده و همچنین افزایش مقاومت لایه‌ فتوولتائیک در برابر حلالیت و امکان ساخت چندلایه‌های نانوکامپوزیتی با حلال مشابه ازجمله نتایج دیگر این تحقیق بوده است.