کارایی سلول‌های خورشیدی پلیمری به کمک نانولوله‌های کربنی افزایش یافت

به گزارش خبرنگار دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه شهید مدنی آذربایجان و صنعتی سهند تبریز، در طرح تحقیقاتی مشترکی موفق شدند با کاربرد نانوساختارها در ساخت سلول‌های خورشیدی، بازده این ابزار تولید انرژی را به روشی ساده افزایش دهند. این سلول‌های خورشیدی هزینه‌ تولید پایینی دارند و می‌توانند در ساخت باتری‌های خودشارژ شوند‌ه مورد استفاده واقع شوند.

 

سمیرا آقبلاغی، استادیار دانشگاه شهید مدنی آذربایجان گفت: سلول‌های خورشیدی پلیمری به دلیل قیمت ارزان، روش ساخت آسان، سبکی و انعطاف‌پذیری در مسیری قرار دارند که می‌توانند روزی جایگزین دیگر انواع سلول‌های خورشیدی شوند. اما آنچه که به عنوان یک مانع بزرگ در مسیر صنعتی شدن آن‌ها قرار گرفته است بازده پایین آن‌هاست.

 

آقبلاغی تصریح کرد: بازده پایین از مسائل متعددی نشأت می‌گیرد که از جمله‌ آن‌ها می‌توان به میزان جذب نور پایین توسط لایه‌ فعال، عملکرد نامناسب الکترودها، مورفولوژی نامناسب لایه‌ فعال و یا وجود برخی نقایص در ساختار سلول فتوولتاییک اشاره کرد؛ در این کار تحقیقاتی با اعمال یک روش ساده و استفاده از نانولوله‌های کربنی اصلاح سطح شده در ساختار سلول‌های خورشیدی پلیمری، بازده تبدیل توان سلول‌های ساخته شده تا هفت برابر افزایش پیدا کرده است.

استادیار دانشگاه شهید مدنی آذربایجان در ادامه تصریح کرد: نتایج حاصل از این پژوهش قابلیت استفاده در زمینه‌ تولید انرژی‌های تجدیدپذیر یا به عبارت دقیق‌تر سلول‌های خورشیدی پایه پلیمری را دارد. با این توضیح که از سلول‌های خورشیدی منعطف پلیمری، در ساخت باتری‌های خودشارژ شوند‌ه‌ی گوشی‌های تلفن همراه و دیگر وسایل پرتابل استفاده می‌شود.

آقبلاغی در خصوص نحوه‌ ساخت این سلول‌های خورشیدی بیان داشت: در این پژوهش، با استفاده از طراحی سوپرامولکول‌های الکترون‌دهنده-الکترون‌پذیرنده، بر پایه‌ نانولوله‌های کربنی و پلی‌تیوفن‌های مختلف، مورفولوژی لایه‌ فعال سلول‌های خورشیدی پلیمری تا حد امکان دستکاری شد تا بازده تبدیل توان به ساده‌ترین شکل ممکن افزایش پیدا کند.

استادیار دانشگاه شهید مدنی آذربایجان اظهار داشت: در سلول‌های خورشیدی بر پایه‌ نانوهیبرید‌های ساقه-برگ، بازده تبدیل توان تا هفت برابر در مقایسه با سلو‌ل‌های خورشیدی مبنا افزایش پیدا نموده است. همچنین در این ابزار فتوولتاییک، میزان بلورینگی پلیمر رسانا تا حدود ۵۸ درصد رشد یافته و مشخصه‌های فتوولتاییک نظیر جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز، ضریب پرشوندگی و بازده تبدیل توان  بیشینه مقادیر را داشتند.

گفتنی است، در این طرح از آزمون‌هایی نظیر میکروسکوپ نیرویی اتمی (AFM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده شده است.

این تحقیقات، حاصل تلاش‌های سمیرا آقبلاغی- عضو هیأت علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، پرفسور فرهنگ عباسی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی سهند تبریز، سمیه چاروقچی و سحر آقاپور- دانشجویان کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی سهند تبریز، رعنا سروری-محقق پسادکتری دانشگاه پیام نور تبریز و همکارانشان است. نتایج این کار در مجله‌ Solar Energy با ضریب تأثیر ۴/۳۷۴ (جلد ۱۷۰، سال ۲۰۱۸، صفحات ۱۳۸ تا ۱۵۰) به چاپ رسیده است.