افزایش بازدهی سلول های خورشیدی با نانولوله کربنی - مجله زیتوا

به گزارش خبرنگاران، استفاده از انرژی­ های پاک یکی از دغدغه­ های اجتناب­ ناپذیر جوامع امروزی است. در این میان، سلول­ های خورشیدی پروفسکایتی به دلیل دارا بودن بازده تبدیل توان مناسب و روش ساخت آسان در سال­ های اخیر موردتوجه زیادی قرار گرفته اند. با این وجود محققان در کوشش هستند ضمن کاهش هرچه بیشتر هزینه ساخت این نوع سلول های خورشیدی، بازدهی آن ها را نیز به سطح بالاتری ارتقا دهند.

سمیرا آقبلاغی، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، هدف از انجام این طرح را استفاده از نانولوله های کربنی در جهت افزایش بازدهی سلول های خورشیدی پروفسکایتی مطرح نمود.

به گفته این محقق، در طرح حاضر کوشش شده با استفاده از یک رویکرد آسان و ارزان، بازدهی سلول های خورشیدی پروفسکایتی- پلیمری تا مقادیر قابل قبولی افزایش یابد.

این محقق در مورد نحوه عملکرد نانولوله های کربنی در ارتقای کارایی سلول های خورشیدی گفت: در کار تحقیقاتی حاضر، با روشی بسیار ساده که شامل پیوندزنی سطح نانولوله ­های کربنی با دو نوع پلی­تیوفن فضاویژه (پلی(3-هگزیل­تیوفن)) و غیرفضاویژه (پلی(دودسیل تیوفن)) بوده، بازده سلول­ های خورشیدی پروفسکایتی ساخته شده از 11.10 درصد به 17.40 درصد افزایش یافته است. دلیل بهبود کارایی دیوایس های 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 سلول های خورشیدی افزود: استفاده از ترکیبات کربنی نظیر نانولوله­ های کربنی در لایه­ فعال سلول­ های خورشیدی پروفسکایتی در اغلب موارد منجر به کاهش عملکرد آن ­ها می­ گردد. در این کار تحقیقاتی نیز چنین اثر معکوسی بر روی مشخصه­ دستگاه ساخته شده ملاحظه شد (کاهش بازده از 11.10 درصد به 9.32 درصد). اما اصلاح سطحی نانولوله های کربنی به روش شیمیایی پیوندزنی باعث بهبود چشمگیر مورفولوژی، انتقال بار و در نتیجه عملکرد سلول­ های فتوولتاییکی شد.

وی در مورد پارامترهای عملیات به دست آمده 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/cm2 23.60، 76%، V 0.97 و 17.40 درصد رسید. این در حالی است که مقادیر پارامترهای متناظر در دیوایس­ اولیه به ترتیب برابر با mA/cm2 17.90، 66%، V 0.94 و 11.10 درصد بوده ­اند. علاوه بر این، رشد نواحی بلورین پروفسکایتی از 230 نانومتر تا مرز 600 نانومتر رخ داد.

نتایج این پژوهش که حاصل کوشش سمیرا آقبلاغی، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان در زمینه سلول های خورشیدی است، در New Journal of Chemistry با ضریب تأثیر 3.069 به چاپ رسیده است.