موفقیت پژوهشگران تبریزی و چینی در افزایش پایداری سلول های خورشیدی

محققان دانشگاه شهید مدنی آذربایجان شرقی در قالب دو کار تحقیقاتی مشترک با دانشگاه های تایوآن و هنان کشور چین توانستند با طراحی سوپرا مولکول هایی جدید بر پایه نانولوله های کربنی و صفحات گرافنی اصلاح سطحی شده، پایداری سلول های خورشیدی پلی بنزو دی تیوفن- نفتوتیادیازول و فنیل-بوتیریک اسید متیل ستر را به طرز چشمگیری افزایش دهند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناروی از آذربایجان شرقی، یکی از  رویکردهای دانشگاه شهید مدنی آذربایجان  امضای تفاهم نامه های همکاری با دانشگاه های معتبر دنیااست. بر اساس این تفاهم نامه ها  پروژه های علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان با این کشورها وارد فاز اجرایی می شود.

در این راستا یکی از پژوهش های علمی انجام شده بین دانشگاه شهید مدنی آذربایجان با کشور چین مربوط به افزایش پایداری سلول های خورشیدی است.

دکتر سمیرا آقبلاغی استادیار گروه مهندسی شیمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان در گفتگوی اختصاصی با خبرنگار علم و فناوری با اشاره به اجرای پروژه های مشترک بین دانشگاه شهید مدنی آذربایجان با دانشگاه های معتبر دنیا گفت: در راستای پژوهش های بین المللی انجام شده بین محققان ایرانی و کشورهای خارجی ، یکی از پروژه های مشترک ما با دانشگاه های تایوآن (Taiyuan) و هنان (Henan) کشور چین بود که طی سال گذشته اجرایی و عملیاتی شد و به نتایج خوبی رسید.

وی افزود: قبل از اینکه جزییات این طرح تشریح شود نیاز به یک مقدمه در مورد این موضوع دارد .باید گفت در کنار بازده تبدیل توان بالای سلول های خورشیدی پلیمری، پایداری آنها نیز پارامتری بسیار حائز اهمیت است که بایستی محققین این حوزه توجه فراوانی به آن داشته باشند.

استادیار گروه مهندسی شیمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان پایداری سلولهای خورشیدی عمدتاً به عواملی نظیر فصل مشترک اجزای سازنده  آنها، تخریب نوری مواد آلی تشکیل دهنده و پایداری مورفولوژیکی کامپوزیت های لایه فعال وابسته می باشد.

تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از سوپرامولکول­های تهیه شده، شماتیک سلول خورشیدی ساخته شده

دکتر آقبلاغی ادامه داد:  دو مورد اول ذکر شده در بالا می تواند از طریق بهینه سازی تکنولوژی ساخت دیوایس فتوولتاییک مرتفع گردد. این در حالیست که پایداری مورفولوژی لایه فعال در اثر یک نیروی محرکه  داخلی تحت عنوان جدایش فازی کنترل می شود. در سلول های خورشیدی به ویژه سامانه های فتوولتاییک پلیمری، جدایش فازی نقشی بسیار کلیدی را در جدایش اکسایتن ها و در نتیجه، تسهیل یا ممانعت در انتقال بار ایفا می کند.

استاد دانشگاه شهید مدنی آذربایجان  خاطرنشان کرد:  تا به امروز استراتژی های مختلفی برای افزایش پایداری مورفولوژی لایه فعال سلولهای خورشیدی عملیاتی شده است که از جمله  آنها می توان به ساخت نانوفیبرهایی با چگالی بالا از پلیمرهای الکترون دهنده، استفاده از فولرن های آمورف به عنوان اجزای الکترون پذیرنده، کاهش فضا ، ویژگی پلیمرها، بهره گیری از سازگارکننده ها، عامل دار کردن زنجیرهای جانبی، کراس لینک کردن کامپوزیت لایه  فعال و … اشاره نمود.

وی با اشاره به تحقیقات اخیر دانشمندان در این زمینه اظهارداشت: همچنین در سالهای اخیر، پژوهشگران درصدد برآمده اند تا با نانوپارتیکل های متنوعی نظیر اکسید روی، اکسید تیتانیوم، نقاط کوانتومی و … پایداری مورفولوژیکی سامانه های فتوولتاییک را بهبود بخشند.

نمودارهای پایداری بازده تبدیل توان

استادیار گروه مهندسی شیمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان با بیان جزییات طرح تحقیقاتی پژوهشگران دانشگاه شهید مدنی آذربایجان با محققان چینی افزود : محققان دانشگاه شهید مدنی آذربایجان که سرپرستی این تیم بر عهده بنده بود  در قالب دو کار تحقیقاتی مشترک با دانشگاه های تایوآن (Taiyuan) و هنان (Henan) کشور چین توانستیم  با طراحی سوپرامولکول هایی جدید بر پایه  نانولوله های کربنی و صفحات گرافنی اصلاح سطحی شده، پایداری سلول های خورشیدی پلی بنزو دی تیوفن- نفتوتیادیازول (PBDT-DTNT)  و فنیل-بوتیریک اسید متیل ستر (PCBM) را به طرز چشمگیری افزایش دهیم

دکتر آقبلاغی تصریح کرد: در سامانه های فتوولتاییک اصلاح شده با استفاده از نانوهیبریدهای هسته (نانولوله ی کربنی)-جبه (پلی¬آنیلین)-پوسته (پلی بنزو دی¬تیوفن-نفتوتیادیازول)، پس از انجام یک ماه فرآیند air-aging، بازده تبدیل توان تنها با کاهش 5/1 درصدی مواجه شد.

به طور مشابه، در دیوایس های ساخته شده بر پایه سوپرامولکول های گرافن اکسید کاهش یافته ، پلی بنزو دی تیوفن-نفتوتیادیازول،  کاهش کارآیی در طول مدت یک ماه آزمایشات پایداری برابر با 22/1درصد بوده است.

استادیار گروه مهندسی شیمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان با اشاره به نتایج حاصل از این طرح تحقیقاتی گفت:  نتایج تجربی حاصل شده از این دو کار تحقیقاتی نشان داد که کاربرد نانوساختارهای از پیش طراحی شده از ترکیب اجزای کربنی نظیر نانولوله کربنی و صفحات گرافنی و پلیمرهای مزدوج در لایه فعال سلول های خورشیدی پلیمری تا حد بسیار زیادی می تواند پایداری آنها را بهبود بخشد.

 وی تاکید کرد: سوپرامولکول های طراحی شده نه تنها باعث افزایش پایداری سلول های فتوولتاییک پلیمری شدند بلکه کارآیی دیوایس ها را نیز تا حد قابل ملاحظه ای بهبود بخشیدند. به گونه ای که باز تبدیل توان (PCE) بالای 5/6درصد ضریب پرشدگی (FF) در حدود 69درصد، ولتاژ مدار باز (Voc) برابر با 70 درصد ولت و جریان مدار کوتاه (Jsc) بالای 5/13 میلی آمپر بر سانتی مترمربع بدست آمد.

گفتگو : معصومه درخشان