رویای ساخت سلول‌های خورشیدی منعطف به واقعیت نزدیک می‌شود

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، یک سلول خورشیدی پایه از یک فیلم نازک نیمه‌هادی‌های آلی تشکیل شده است که بین دو الکترود قرار گرفته و جریان الکتریسیته را از لایه نیمه‌هادی آلی به مدار الکتریکی خارجی هدایت می‌کند.

 

مدت‌ها پیش فرض بر این بود که باید صد در صد سطح هر کدام از الکترودها، هادی الکتریسیته باشد تا راندمان تولید برق به حداکثر برسد. اما دانشمندان دانشگاه وارویک در انگلستان الکترود‌هایی را در سلول‌های خورشیدی آلی ابداع کرده‌اند که فقط یک درصد از سطح آن هادی الکتریسیته است و این ابداع پنجره جدیدی را روی ساخت طیف وسیعی از مواد ترکیبی باز کرده است که بین الکترود‌ها و لایه‌های نیمه‌هادی آلی جذب نور قرار می‌گیرند و نه تنها عملکرد دستگاه را بالا می‌برند، بلکه هزینه ساخت آن را نیز کاهش می‌دهند.

راس هاتن، یکی از محققان دپارتمان شیمی دانشگاه وارویک، در این مورد می‌گوید: همیشه فرض بر این بود که اگر می‌خواهید عملکرد سلول‌های خورشیدی آلی را بهینه کنید، باید سطح رابط بین الکترود‌ها و نیمه‌هادی‌های آلی را به حداکثر برسانید. ما در تحقیقات‌مان سعی کردیم که این موضوع را دقیقا بررسی کنیم.

این گروه تحقیقاتی، الکترودی را ساختند که به طور منظم مساحت سطح را تغییر می‌دهد. این گروه دریافتند که حتی زمانی که ۹۹ درصد از سطح الکترود عایق (برعکس هادی) می‌شود، باز هم به صورت صد در صدی کار هدایت جریان برق را انجام می‌دهد.

محققان برای بالا بردن کارآیی این سلول‌های خورشیدی، لایه‌های شفافی را بین الکترود‌ها و لایه نیمه‌هادی آلی جذب نور قرار دادند و با این کار توزیع نور در دستگاه را بهینه کردند و پایداری جذب نور را بالا بردند.

 

محققان می‌گویند: این یافته‌ها نشان می‌دهد که ترکیب عایق‌ها و نانوذرات هادی مثل نانولوله‌های کربنی، قطعات گرافن یا نانوذرات فلزی پتانسیل بالایی برای بهبود عملکرد دستگاه‌های پیشرفته مبتنی بر سلول‌های خورشیدی و کاهش هزینه‌های ساخت آن‌ها دارد.

گفتنی است، سلول‌های خورشیدی آلی سازگار با محیط زیست هستند، زیرا هیچ عنصر سمی‌ای در آن‌ها وجود ندارد و می‌توانند در دمای پایین ساخته شوند و رد پای کربن کمتری به جا بگذارند.

محققان معتقدند که نیاز برای سلول‌های خورشیدی روز به روز در جهان بیشتر می‌شود و این فناوری‌ها به سمت انعطاف‌پذیری و سبکی پیش می‌روند. سلول‌های خورشیدی سیلیکونی همرفتی، برای تولید برق در مزارع خورشیدی و روی سقف ساختمان‌ها بسیار مناسب هستند، اما آن‌ها انعطاف‌پذیری لازم را برای کاربرد روی وسایل نقلیه برقی و یکپارچه سازی پنجره‌ها و ساختمان‌ها ندارند. اما ابداع جدید محققان دانشگاه وارویک این چالش‌ها را برطرف کرده و محققان امیدوارند به زودی از این سلول‌های خورشیدی آلی برای ساخت سطوح خمیده و بسیار سبک استفاده کنند.