تولید سلولهای خورشیدی پروسکایتی ارزان قیمت با مهندسی مولکولی مواد
تیم تحقیقاتی دکتر هاشم شهروس وند، عضو هیات علمی دانشگاه زنجان در پژوهشی برای کاهش قیمت نهایی سلول های خورشیدی پروسکایتی موفق شدند یک ترکیب جدید آلی ارزان قیمت را جایگزین یکی از معروفترین انتقال دهنده های حفره با نام اختصاری spiro-OMeTAD در این لایه کنند. در این پروژه، با دستکاری در سطح مولکولی مواد، سلولهای خورشیدی پروسکاتی ارزان قیمت تولید شده است.
سلولهای خورشیدی پروسکایتی به عنوان جدید ترین نسل سلولهای خورشیدی به دلیل رشد خیره کننده در بازده تبدیل نورخورشید به الکتریسیته، توجه بسیاری از محققان در حوزه های مختلف علوم، مهندسی و مواد را به خود جلب کرده است. در واقع، بازده سلول خورشیدی پروسکایتی از حدود سه و نیم درصد در سال ۲۰۰۹، به حدود بیست و پنج درصد تا سال ۲۰۲۰ افزایش پیدا کرده است.
در این میان، دو چالش اساسی در مقابل این دسته از سلولهای خورشیدی قرار دارد: ضعف اول مربوط به سمیت و اثرات زیست محیطی استفاده از یون های سرب در قلب سلولهای خورشیدی پروسکایتی است که تلاش های فراوانی به منظور جایگزینی یا بهینه سازی آن صورت گرفته است. زمینه دوم تحقیقات، کاهش قیمت تمام شده سلولهای خورشیدی از هر نوع، مخصوصا سلولهای 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، صورت گرفته 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.
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 قرار گرفت. مراحل سنتز کمتر، عدم نیاز 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 میرسد. داده های فتوولتائیک این ترکیب هم قابل مقایسه با ترکیب مرجع spiro-OMeTAD بوده و مضافا نتایج مطلوبتری در غیاب مواد افزدونی نسبت به ترکیب مرجع از خود نشان داده است.
این مقاله حاصل تحقیقات علمی حاصل رساله دکتری دکتر بابک پاشایی بوده که هم اکنون با حمایت مالی فدراسیون سرآمدان علمی به عنوان محقق پسادکتری تحت راهنمایی آقای دکتر 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 آنالیزهای سلولهای خورشیدی مشارکت داشته اند.
به گزارش «انرژی امروز» از پایگاه اطلاع رسانی فناوری نانو ایران، این مقاله در ژورنال Chemical Science از انتشارات Royal Society of Chemistry با ضریب تاثیر۹٫۵۵ به چاپ رسیده است. جزئیات این مقاله طریق لینک مقاله قابل دسترسی است.
