کلید بهبود عملکرد سلول های خورشیدی آلی، چاپ لایه های نانومتری است
به گزارش گردو دانلود، پژوهش جدید دانشگاه ایلینوی از جهش علمی در بهینه سازی کارآمدی و پایداری سلول های خورشیدی آلی خبر می دهد.
به گزارش گردو دانلود به نقل از ایسنا، دانشمندان دانشگاه ایلینوی اوربانا-شمپین (University of Illinois Urbana-Champaign) در پژوهشی جدید، راهکاری نوین برای افزایش بهره وری و پایداری سلول های خورشیدی آلی (OSCs) عرضه کرده اند. این یافته می تواند این فناوری نوظهور را یک گام به تجاری سازی نزدیک تر کند.
سلول های خورشیدی آلی به علت 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 شرایط میدانی را فراهم می کنند تا پنجره هایی که بدون ایجاد تغییر ظاهری، انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می کنند.
علیرغم این مزایا، سلول های خورشیدی آلی همچنان با چالش هایی روبه رو هستند. عملکرد مطلوب این سلول ها در آزمایشگاه، در فرایند تولید صنعتی گرفتار افت قابل ملاحظه ای 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 داده است که فرایند چاپ لایه های نانومتری در سلول های خورشیدی آلی، تاثیر مستقیمی بر کارآمدی و پایداری آنها دارد.
الک دامرون (Alec Damron)، یکی از نویسندگان اصلی مقاله، در رابطه با 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 داده است که چاپ آهسته تر، سبب شکل دهی 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 کارآمدی سلول های خورشیدی می شوند. در ادامه آزمایش ها، محققان دریافتند که فرایند مونتاژ می تواند به دو صورت انجام شود: مسیر بدون تقارن و مسیر متقارن.
آزایا خاسبائاتار (Azzaya Khasbaatar)، دیگر نویسنده اصلی پژوهش، در رابطه با اهمیت این کشف می گوید: مونتاژ متقارن سبب بهبود نظم بلوری و تفکیک فاز در فیلمهای سلول های خورشیدی می شود. این مسئله نه تنها بهره وری را از راه بهبود انتقال بار بالا می برد، بلکه سبب می شود فیلمها پایداری بسیار بیشتری داشته باشند.
نتایج این پژوهش نشان داد که مسیرهای کریستال مایع، سبب 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 بوجود 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 تابحال بخش میانی فرایند تولید سلول های خورشیدی آلی، یعنی مرحله ای که جوهر روی زیرلایه اعمال شده و پیش از تشکیل لایه نهائی تبخیر می شود، یک «جعبه سیاه» ناشناخته بوده است. تا پیش از این، محققان بیشتر بر روی خواص مواد اولیه و عملکرد نهائی دستگاه تمرکز داشتند، اما بخش میانی فرایند تا حد زیادی نادیده گرفته شده بود. ما توانستیم پرده از این مرحله برداریم و با درک بهتر آن، مسیرهایی را برای تولید دستگاههای بهینه تر عرضه نماییم.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب