فراوری سلول های خورشیدی ارزان قیمت با مهندسی مولکولی مواد - گردشگران شاد

به گزارش گردشگران شاد، تیم تحقیقاتی دانشگاه زنجان در پژوهشی پیروز شدند یک ترکیب جدید آلی ارزان قیمت را جایگزین یکی از معروفترین انتقال دهنده های حفره ای نمایند.

به گزارش خبرنگار سلول های خورشیدی اجسام جامدی هستند که نورخورشید را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می نماید. این سلول ها در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا، ماهواره ها نقش اساسی را ایفا می نمایند. بنابراین محققان همیشه برای رسیدن به بالاترین بازده در این نوع سلول ها کوشش می نمایند.

صرفه اقتصادی استفاده از انرژی خورشید بر هیچ کس پوشیده نیست؛ آنچه که مسلم است این فناوری است که می توان بر روی آن حساب کرد زیرا که انرژی فسیلی در حال تمام شدن است و این فناوری در زمره پاک ترین فناوری در فراوری انرژی های تجدیدپذیر محسوب می گردد.

کارشناسان می گویند ممکن است استفاده از فناوری سلول های خورشیدی شاید از ابتدا صرفه اقتصادی کمی داشته باشد اما این روش در دراز مدت در دراز مدت صرفه اقتصادی دارد. هم اکنون یک تیم تحقیقاتی متشکل از محققان داخلی پیروز به ابداع روشی برای فراوری ارزان قیمت سلول های خورشیدی شده اند.

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

سلول های خورشیدی پروسکایتی به عنوان جدید ترین نسل سلول های خورشیدی به دلیل رشد خیره نماینده در بازده تبدیل نورخورشید به الکتریسیته، توجه بسیاری از محققان در حوزه های مختلف علوم، مهندسی و مواد را به خود جلب نموده است. در واقع، بازده سلول خورشیدی پروسکایتی از حدود سه و نیم درصد در سال 2009، به حدود بیست و پنج درصد تا سال 2020 افزایش پیدا نموده است.

در این میان، دو چالش اساسی در مقابل این دسته از سلول های خورشیدی نهاده شده است: ضعف اول مربوط به سمیت و اثرات زیست محیطی استفاده از یون های سرب در قلب سلول های خورشیدی پروسکایتی است که کوشش های فراوانی به منظور جایگزینی یا بهینه سازی آن انجام شده است. زمینه دوم تحقیقات، کاهش قیمت تمام شده سلول های خورشیدی از هر نوع، مخصوصا سلول های خورشیدی پروسکایتی است.

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

مزیت پیوستن به شتاب دهنده ها 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 نهاده شد. مراحل سنتز کمتر، عدم احتیاج به خالص سازی های 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 می رسد.

داده های فتوولتائیک این ترکیب هم قابل مقایسه با ترکیب مرجع spiro-OMeTAD بوده و مضافا نتایج مطلوب تری 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 اقتصادی فدراسیون سرآمدان علمی به عنوان محقق پسادکتری تحت هدایت 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 بررسی های سلول های خورشیدی مشارکت داشته اند. این مقاله در ژورنال Chemical Science از انتشارات Royal Society of Chemistry با ضریب تاثیر9.55 به چاپ رسیده است.