کلید بهبود عملکرد سلول های خورشیدی آلی، چاپ لایه های نانومتری است
بی بی سرور: پژوهش جدید دانشگاه ایلینوی از جهش علمی در بهینه سازی کارآیی و پایداری سلول های خورشیدی آلی خبر می دهد.
به گزارش بی بی سرور به نقل از ایسنا، دانشمندان دانشگاه ایلینوی اوربانا-شمپین (University of Illinois Urbana-Champaign) در پژوهشی جدید، راهکاری نوین برای افزایش راندمان و پایداری سلول های خورشیدی آلی (OSCs) ارائه کرده اند. این یافته می تواند این فناوری نوظهور را یک گام به تجاری سازی نزدیک تر کند.
سلول های خورشیدی آلی به سبب وزن سبک، شفافیت و قابلیت انعطاف، کاربردهای گسترده ای دارند. این سلول ها می توانند هر سطحی را به یک منبع انرژی تبدیل کنند؛ از کوله پشتی ها و چادرهای مسافرتی که امکان تولید برق در وضعیت میدانی را فراهم می کنند تا پنجره هایی که بدون ایجاد تغییر ظاهری، انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می کنند.
با توجه به این مزایا، سلول های خورشیدی آلی بازهم با چالش هایی روبه رو هستند. عملکرد مطلوب این سلول ها در آزمایشگاه، در پروسه تولید صنعتی گرفتار افت شایان توجهی می شود. اما محققان دانشگاه ایلینوی با بررسی نحوه مونتاژ مولکولی در حین ساخت، راهکاری برای این مشکل یافته اند.
این پژوهش که به سرپرستی دکتر یینگ دیائو (Ying Diao)، استاد مهندسی شیمی و زیست مولکولی انجام شده است، نشان میدهد که پروسه چاپ لایه های نانومتری در سلول های خورشیدی آلی، تأثیر مستقیمی بر کارآیی و پایداری آنها دارد.
الک دامرون (Alec Damron)، یکی از نویسندگان اصلی مقاله، درباره ی این کشف توضیح می دهد: در حین چاپ، جوهر تبخیر می شود. بسته به سرعت چاپ و میزان تبخیر، می توانیم نحوه مونتاژ مولکول ها را کنترل نماییم. یافته های ما نشان میدهد که چاپ آهسته تر، موجب ایجاد ساختارهای کریستال مایع در لایه فعال سلول خورشیدی می شود.
این ساختارهای کریستال مایع، در مقایسه با تجمیع تصادفی مولکول ها، منجر به بهبود پایداری و کارآیی سلول های خورشیدی می شوند. در ادامه آزمایش ها، پژوهشگران دریافتند که پروسه مونتاژ می تواند به دو صورت انجام شود: مسیر بدون تقارن و مسیر متقارن.
آزایا خاسبائاتار (Azzaya Khasbaatar)، دیگر نویسنده اصلی پژوهش، درباره ی اهمیت این کشف می گوید: مونتاژ متقارن موجب بهبود نظم بلوری و تفکیک فاز در فیلم های سلول های خورشیدی می شود. این مساله نه فقط راندمان را بوسیله بهبود انتقال بار افزایش می دهد، بلکه موجب می شود فیلم ها پایداری بسیار بیشتری داشته باشند.
نتایج این پژوهش نشان داد که مسیرهای کریستال مایع، موجب بهبود ۲۰ درصدی راندمان و سه برابر شدن پایداری سلول های خورشیدی نسبت به روش های قبلی می شود. اما مسیر متقارن، جهشی قابل توجه به وجود آورده و راندمان را تا ۵۶ درصد افزایش داده و پایداری را ۵۰ برابر کرده است.
دامرون تاکید می کند که این روند بهبود عملکرد، تنها محدود به یک نوع خاص از سلول های خورشیدی آلی نیست، بلکه قابلیت تعمیم به انواع مختلف این سلول ها را دارد.
دکتر دیائو توضیح می دهد که تا حالا بخش میانی پروسه تولید سلول های خورشیدی آلی، یعنی مرحله ای که جوهر روی زیرلایه اعمال شده و پیش از تشکیل لایه غائی تبخیر می شود، یک «جعبه سیاه» ناشناخته بوده است. تا قبل از این، پژوهشگران بیشتر بر روی خواص مواد اولیه و عملکرد غائی دستگاه تمرکز داشتند، اما بخش میانی پروسه تا حد زیادی نادیده گرفته شده بود. ما توانستیم پرده از این مرحله برداریم و با درک بهتر آن، مسیرهایی را برای تولید دستگاه های بهینه تر ارائه نماییم.
مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب