تولید سلول‌های خورشیدی ارزان قیمت با مهندسی مولکولی مواد

به گزارش خبرنگار حوزه فناوری گروه علمی پزشكی باشگاه خبرنگاران جوان،سلول‌های خورشیدی اجسام جامدی هستند که نورخورشید را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این سلول‌ها در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا، ماهواره‌ها نقش اساسی را ایفا می‌کنند. بنابراین محققان همواره برای رسیدن به بالاترین بازده در این نوع سلول‌ها تلاش می‌کنند.

صرفه اقتصادی استفاده از انرژی خورشید بر هیچ کس پوشیده نیست؛ آنچه که مسلم است این فناوری است که می‌توان بر روی آن حساب کرد زیرا که انرژی فسیلی در حال تمام شدن است و این فناوری در زمره پاک‌ترین فناوری در تولید انرژی‌های تجدیدپذیر محسوب می‌شود.

کارشناسان می‌گویند ممکن است استفاده از فناوری سلول‌های خورشیدی شاید از ابتدا صرفه اقتصادی کمی داشته باشد اما اين روش در دراز مدت در دراز مدت صرفه اقتصادی دارد. هم اکنون یک تیم تحقیقاتی متشکل از محققان داخلی موفق به ابداع روشی برای تولید ارزان قیمت سلول های خورشیدی شده اند.

تیم تحقیقاتی یک عضو هیئت علمی دانشگاه زنجان در پژوهشی برای کاهش قیمت نهایی سلول‌های خورشیدی پروسکایتی موفق شدند یک ترکیب جدید آلی ارزان قیمت را جایگزین یکی از معروفترین انتقال دهنده‌های حفره با نام اختصاری spiro-OMeTAD در این لایه کنند. در این پروژه، با دستکاری در سطح مولکولی مواد، سلول‌های خورشیدی پروسکاتی ارزان قیمت تولید شده است.

 پروسکایتی جدید‌ترین نسل سلول‌های خورشیدی

سلول‌های خورشیدی پروسکایتی به عنوان جدید‌ترین نسل سلول‌های خورشیدی به دلیل رشد خیره کننده در بازده تبدیل نورخورشید به الکتریسیته، توجه بسیاری از محققان در حوزه‌های مختلف علوم، مهندسی و مواد را به خود جلب کرده است. در واقع، بازده سلول خورشیدی پروسکایتی از حدود سه و نیم درصد در سال ۲۰۰۹، به حدود بیست و پنج درصد تا سال ۲۰۲۰ افزایش پیدا کرده است.

در این میان، دو چالش اساسی در مقابل این دسته از سلول‌های خورشیدی قرار دارد: ضعف اول مربوط به سمیت و اثرات زیست محیطی استفاده از یون‌های سرب در قلب سلول‌های خورشیدی پروسکایتی است که تلاش‌های فراوانی به منظور جایگزینی یا بهینه سازی آن صورت گرفته است. زمینه دوم تحقیقات، کاهش قیمت تمام شده سلول‌های خورشیدی از هر نوع، مخصوصا سلول‌های خورشیدی پروسکایتی است.

در این راستا، تحقیقات گسترده‌ای به منظور کاهش قیمت یا جایگزینی گران قیمت‌ترین جز تشکیل دهنده یک سلول خورشیدی پروسکایتی که انتقال دهنده حفره نام دارد، صورت گرفته است. دراین تحقیق به منظور کاهش قیمت لایه انتقال دهنده حفره، یک ترکیب جدید آلی ارزان قیمت جایگزین یکی از معروفترین انتقال دهنده‌های حفره با نام اختصاری spiro-OMeTAD شده است که بدین ترتیب به طور چشمگیری از قیمت نهایی سلول خورشیدی پروسکایتی کاسته شده است.

بیشتر بخوانید: مزیت پیوستن به شتاب دهنده‌ها و مراکز رشد

در این تحقیق یک انتقال دهنده حفره آلی جدید بر پایه تری فنیل آمین بدون استفاده از کاتالیست گران قیمت پالادیم و درحضور کاتالیست ارزان قیمت مس یدید سنتز و مورد شناسایی قرار گرفت. مراحل سنتز کمتر، عدم نیاز به خالص سازی‌های پیچیده و استفاده از مواد واکنش دهنده ارزان قیمت سبب کاهش قیمت به حدود بیست و دو دلار برای یک گرم از این ماده شده است، درحالیکه قیمت تمام شده برای یک گرم از ماده مورد استفاده مرجع spiro-OMeTAD به بیش از دویست دلار می‌رسد.

داده‌های فتوولتائیک این ترکیب هم قابل مقایسه با ترکیب مرجع spiro-OMeTAD بوده و مضافا نتایج مطلوب‌تری در غیاب مواد افزدونی نسبت به ترکیب مرجع از خود نشان داده است.

این مقاله حاصل تحقیقات علمی حاصل رساله دکتری بابک پاشایی بوده که هم اکنون با حمایت مالی فدراسیون سرآمدان علمی به عنوان محقق پسادکتری تحت راهنمایی هاشم شهروس وند در دانشگاه زنجان، مشغول به فعالیت هستند. همچنین پروفسور فرانچسکو بوناکورسو و دکتر بلانی از موسسه آی آی تی ایتالیا در زمینه مشخصه یابی و آنالیز‌های سلول‌های خورشیدی مشارکت داشته اند. این مقاله در ژورنال Chemical Science از انتشارات Royal Society of Chemistry با ضریب تاثیر۹٫۵۵ به چاپ رسیده است. 

انتهای پیام/