افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی پلیمری به کمک نانولوله‌های کربنی

سلول‌های خورشیدی پلیمری به دلیل قیمت ارزان، روش ساخت آسان، سبکی و انعطاف‌پذیری در مسیری قرار دارند که می‌توانند روزی جایگزین دیگر انواع سلول‌های خورشیدی شوند. اما آنچه که به عنوان یک مانع بزرگ در مسیر صنعتی شدن آن‌ها قرار گرفته است بازده پایین آن‌هاست.

به گفته‌ سمیرا آقبلاغی، استادیار دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، بازده پایین از مسائل متعددی نشات می‌گیرد که از جمله‌ آن‌ها می‌توان به میزان جذب نور پایین توسط لایه‌ی فعال، عملکرد نامناسب الکترودها، مورفولوژی نامناسب لایه‌ی فعال و یا وجود برخی نقایص در ساختار سلول فتوولتاییک اشاره کرد. لذا در این کار تحقیقاتی با اعمال یک روش ساده و استفاده از نانولوله‌های کربنی اصلاح سطح شده در ساختار سلول‌های خورشیدی پلیمری، بازده تبدیل توان سلول‌های ساخته شده تا هفت برابر افزایش پیدا کرده است.

وی در ادامه عنوان کرد: نتایج حاصل از این پژوهش قابلیت استفاده در زمینه‌ی تولید انرژی‌های تجدیدپذیر یا به عبارت دقیق‌تر سلول‌های خورشیدی پایه پلیمری را دارد. با این توضیح که از سلول‌های خورشیدی منعطف پلیمری، در ساخت باتری‌های خودشارژ شوند‌ه‌ گوشی‌های تلفن همراه و دیگر وسایل پرتابل استفاده می‌شود.

آقبلاغی در توضیح کامل‌تری نحوه‌ی ساخت این سلول‌های خورشیدی را اینگونه بیان کرد: در این پژوهش، با استفاده از طراحی سوپرامولکول‌های الکترون‌دهنده-الکترون‌پذیرنده، بر پایه‌ی نانولوله‌های کربنی و پلی‌تیوفن‌های مختلف، مورفولوژی لایه‌ی فعال سلول‌های خورشیدی پلیمری تا حد امکان دستکاری شد تا بازده تبدیل توان به ساده‌ترین شکل ممکن افزایش پیدا کند.

به گفته‌ این محقق، در سلول‌های خورشیدی بر پایه‌ی نانوهیبریدهای ساقه-برگ، بازده تبدیل توان تا هفت برابر در مقایسه با سلو‌ل‌های خورشیدی مبنا افزایش پیدا کرده است. همچنین در این ابزار فتوولتاییک، میزان بلورینگی پلیمر رسانا تا حدود 58 درصد رشد یافته و مشخصه‌های فتوولتاییک نظیر جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز، ضریب پرشوندگی و بازده تبدیل توان  بیشینه مقادیر را داشتند.

در این طرح از آزمون‌هایی نظیر میکروسکوپ نیرویی اتمی (AFM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده شده است.

این تحقیقات، حاصل تلاش‌های سمیرا آقبلاغی عضو هیات علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، پرفسور فرهنگ عباسی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی سهند تبریز، سمیه چاروقچی و سحر آقاپور دانشجویان کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی سهند تبریز، رعنا سروری محقق پسادکتری دانشگاه پیام نور تبریز و همکارانشان است.