توسعه تکنولوژی سلول‌های خورشیدی آلی با کارایی بالا

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از بنیاد ملی علم ایران (INSF)، «توسعه تکنولوژی سلول‌های خورشیدی آلی با کارایی بالا» طرح پژوهشی اصغر عسگری با همکاری آکادمی علوم چین است که با حمایت بنیاد ملی علم ایران انجام داده است.

عسگری با مدرک دکتری تخصصی فیزیک فوتونیک از دانشگاه تبریز درباره این طرح توضیح داد: سلول‌های خورشیدی آلی به‌عنوان یک تکنولوژی جدید تبدیل انرژی، توجه قابلتوجهی در دو دهه گذشته به خود اختصاص داده است و این توجه به دلیل مزیت‌های چون هزینه کم مواد آماده‌سازی، ساخت ادوات بسیار مقیاس‌پذیر رولی، وزن سبک، و انعطاف‌پذیری مکانیکی آنهاست.

وی افزود: در این پروژه مشترک، ما به‌دنبال مواد پلیمری دهنده و پذیرنده n-OS جدید و با هزینه کم و کارایی بالا بودیم و کارایی سیستم مورد مطالعه با طراحی ساختاری و انتخاب مورفولوژی فعال، چگونگی جدایش اکسایتون، ترابرد حامل‌ها بهینه شد و همچنین به فناوری رشد و ساخت سلول‌ها در اندازه‌های تجاری دست یافتیم.

این محقق و پژوهشگر در ادامه بیان کرد: در طول این پروژه مشترک، بازده تبدیل توان این سلول‌ها در مقیاس آزمایشگاهی به بیش از ۱۳ درصد و برای سلول‌های بزرگ تجاری به بیش از ۸٪ رسید.

وی ادامه داد: سلول‌های خورشیدی آلی به دلیل اینکه دارای چندین مزیت مانند ساخت سریع و کم هزینه، سبکی و انعطاف‌پذیری و نیز دارا بودن شفافیت نوری هستند در دو دهه اخیر توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. با این حال، سه مشکل بهره تبدیل توان، طول عمر دستگاه و تولید انبوه سلول خورشیدی آلی باید حل شوند تا این تکنولوژی بتواند با تکنولوژی‌های موجود در بازار صنعت رقابت کند.

عسگری اضافه کرد: تلاش‌های بسیاری در جهت بهبود عملکرد و بهره سلول خورشیدی آلی شامل وارد کردن مواد و ساختارهای متنوع با ویژگی‌های بهینه، استفاده از ناخالصی‌ها و افزودن نانوساختارهای پلاسمونی در ساختار سلول خورشیدی در حال انجام است. هدف این پروژه بررسی روش‌های افزایش بهره سلول خورشیدی آلی با محوریت استفاده از نانوذرات فلزی پلاسمونی و بهبود مورفولوژی نانومقیاس بود.

وی تصریح کرد: در این راستا، پس از مرور پیشینه پژوهشی وکارهای اساسی به‌عنوان مرحله کتابشناسی، نقش مورفولوژی نانومقیاس محیط فعال در عملکرد سلول خورشیدی آلی بررسی شده است. این بررسی از طریق معرفی پارامتر اندازه قلمرو فاز ماده بخشنده و پذیرنده به‌عنوان پارامتری مهم و اثرگذار در مشخصه یا بی سیستم بر اساس معادلات یک بعدی سوق-پخش انجام شد.

این محقق و پژوهشگر تأکید کرد: در ادامه، مطالعات نظری استفاده از نانوذرات پلاسمونی در لایه فعال سلول خورشیدی آلی بیانگر قابلیت افزایش بهره و عملکرد شده است. این نتایج با استفاده از روش‌های مختلف از جمله نظریه محیط مؤثر و روش تفاضل محدود حوزه زمان به دست آمده‌اند. از سوی دیگر نیز قابلیت نانوذرات نقره در پراکندگی نور برای افزایش غیرواقعی ضخامت مؤثر ماده برای بهینه‌سازی جذب در پنجره‌های طول موجی خاص مطالعه و تأیید شده است.

وی در پایان خاطر نشان کرد: در طول انجام این با تکمیل آزمایشگاه، آموزش مستمر پژوهشگران و مطالعات روی روش‌های سنتز و مشخصه یا بی، گزارش پیشرفت ساخت نمونه اولیه و رویکرد بهینه‌سازی آن نیز ارائه شده است.