با تلاش محققان کشور؛

افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی با نانولوله کربنی ممکن شد

پژوهشگران کشور موفق شدند با اعمال نانولوله‌های کربنی به درون ساختار سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی، بازدهی تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی را افزایش دهند.

کد خبر: ۸۰۸۳۴۷

شنبه - ۰۹ آذر ۱۳۹۸ / November 30, 2019

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، استفاده از انرژی‌های پاک یکی از دغدغه‌های اجتناب‌ناپذیر جوامع امروزی است. در این میان، سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی به دلیل دارا بودن بازده تبدیل توان مناسب و روش ساخت آسان در سال‌های اخیر موردتوجه زیادی قرار گرفته‌اند. با این وجود محققان در تلاش هستند ضمن کاهش هرچه بیشتر هزینه ساخت این نوع سلول‌های خورشیدی، بازدهی آن‌ها را نیز به سطح بالاتری ارتقا دهند.

سمیرا آقبلاغی؛ عضو هیئت‌علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، هدف از انجام این طرح را استفاده از نانولوله‌های کربنی در جهت افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی عنوان کرد.

به گفته این محقق در طرح حاضر تلاش شده با استفاده از یک رویکرد آسان و ارزان، بازدهی سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی- پلیمری تا مقادیر قابل قبولی افزایش یابد. این محقق در خصوص نحوه عملکرد نانولوله‌های کربنی در ارتقا کارایی سلول‌های خورشیدی گفت: «در کار تحقیقاتی حاضر، با روشی بسیار ساده که شامل پیوندزنی سطح نانولوله‌های کربنی با دو نوع پلیتیوفن فضاویژه (پلی (۳-هگزیلتیوفن)) و غیرفضاویژه (پلی (دودسیل تیوفن)) بوده، بازده سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی ساخته شده از ۱۰/۱۱ درصد به ۴۰/۱۷ درصد افزایش یافته است. دلیل بهبود کارایی دیوایس‌های ساخته شده به بلورینگی و نظم بالا در لایه فعال، رشد اندازه نواحی انتقال دهنده بار و همچنین افزایش قابل ملاحظه انتقال الکترون و حفره نسبت داده شده است.»

آقبلاغی در رابطه با اثر معکوس نانولوله کربنی بدون اعمال اصلاح سطحی بر عملکرد سلول‌های خورشیدی افزود: «استفاده از ترکیبات کربنی نظیر نانولوله‌های کربنی در لایه فعال سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی در اغلب موارد منجر به کاهش عملکرد آن‌ها می‌شود. در این کار تحقیقاتی نیز چنین اثر معکوسی بر روی مشخصه دستگاه ساخته شده ملاحظه شد (کاهش بازده از ۱۰/۱۱ درصد به ۳۲/۹ درصد). اما اصلاح سطحی نانولوله‌های کربنی به روش شیمیایی پیوندزنی باعث بهبود چشمگیر مورفولوژی، انتقال بار و در نتیجه عملکرد سلول‌های فتوولتاییکی شد.»

وی در خصوص پارامتر‌های عملیات به‌دست‌آمده از سلول خورشیدی بهینه شده گفت: «در حالت بهینه، مقادیر جریان مدار کوتاه (Jsc)، ضریب پرشوندگی (FF)، ولتاژ مدارباز (Voc) و بازده تبدیل توان (PCE) به mA/cm ۲، ۶۰/۲۳، ۷۶ درصد، V. ۹۷/۰ و ۴۰/۱۷درصد رسید. این در حالی است که مقادیر پارامتر‌های متناظر در دیوایس اولیه به ترتیب برابر با mA/cm ۲، ۹۰/۱۷، ۶۶%، V. ۹۴/۰ و ۱۰/۱۱درصد بوده‌اند. علاوه بر این، رشد نواحی بلورین پروفسکایتی از ۲۳۰ نانومتر تا مرز ۶۰۰ نانومتر اتفاق افتاد.»