کاربرد افزاینده‌های الکترولیتی جدید در سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ

محققان دانشگاه کاشان در مطالعه‌ی سلول‌های خورشیدی به بررسی اثر افزاینده‌های الکترولیتی فسفات در کنار نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید تجاری در سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ پرداختند. این افزاینده‌های الکترولیتی، منجر به افزایش بازده سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ شده‌اند.
در طول سال‌های اخیر استفاده از سلول‌های خورشیدی جهت تولید جریان الکتریسیته مورد توجه بسیاری از کشورهای جهان قرار گرفته است. به عنوان مثال، سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ، در کشورهای اروپایی به عنوان جزیی از ساختمان (معمولاً به عنوان شیشه) برای تولید برق استفاده می‌شوند. با توجه به اینکه کشور ما دارای موقعیت جغرافیایی مطلوبی برای استفاده از این فناوری است، تحقیقات در زمینه‌ی سلول‌های خورشیدی به منظور تولید انرژی الکتریکی ضروری است.
ملیحه افروز، با اشاره به لزوم انجام این تحقیقات عنوان کرد: «در میان منابع انرژی تجدید پذیر، انرژی خورشید در دسترس، رایگان و بدون ایجاد هرگونه آلودگی محیط زیستی است. لذا سلول‌های خورشیدی می‌تواند یک منبع بی‌‌خطر و سالم برای تولید انرژی برق ‌باشد. در این پژوهش هدف اصلی بهینه‌سازی سیستم‌های الکترولیتی در سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ‌های آلی، با استفاده از افزاینده‌های الکترولیتی جدید است. درنتیجه، ابتدا تمامی اجزای سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ را تهیه نمودیم و عملکرد آن‌ها را با نمونه‌های تجاری موجود مقایسه کردیم که نتایج بسیار خوبی حاصل شد.»
وی در ادامه افزود: «در این پژوهش سعی بر آن بود تا با در نظر گرفتن توانایی‌ها و امکانات موجود گامی مؤثر در جهت هدفمند کردن تحقیقات آزمایشگاهی و کاربردی کردن آن‌ها برداشته شود. از آن جا که افزایش بازده سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ، با روش‌های نوین و تا حد امکان هزینه‌ی کمتر یکی از مهم‌ترین اهداف در این کار است، بنابراین استفاده از افزاینده‌های جدید می‌تواند رویکردی جدید، کم هزینه و ﻣﺆثر در جهت رسیدن به این اهداف باشد.»
در این تحقیق ترکیب تری‌فنیل فسفات به عنوان افزاینده به الکترولیت اضافه شد. همچنین، این ماده جایگزین ترکیب گران‌قیمت و سمی ترشیو‌بوتیل پیریدین در محلول الکترولیت شد. به گفته‌ی این محقق، نتایج حاصل شده نشان می‌دهد که افزایش این ماده به الکترولیت، منجر به بهبود عملکرد سلول‌ خورشیدی حساس شده با رنگ شده است که می‌تواند علاوه بر دستیابی به بازده بالاتر، در کاهش هزینه‌ی آن‌ها نیز مؤثر باشد.
در این تحقیق از نوع تجاری نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید (P25) به‌عنوان بستر نیمه‌رسانا در فوتوآند استفاده شده است و سیستم‌های بهینه شده‌ی الکترولیتی در کنار این نانو‌ذرات منجر به بهبود ولتاژ و جریان سلول‌های خورشیدی شده‌اند. این نانوذرات بستری برای جذب رنگ بوده و الکترون‌های برانگیخته شده در رنگ را دریافت کرده و آن‌ها را وارد مدار الکتریکی سلول می‌کنند.
افروز معتقد است با انجام تحقیقات جامع‌تر و سرمایه‌گذاری بیشتر بر روی تحقیقات در زمینه‌ی سلول‌های خورشیدی می‌توان در آینده به تجاری سازی این فناوری در کشورمان امیدوار بود.
نتایج این تحقیقات در مجله‌ی RSC Advances (جلد 5، شماره 62، سال 2015، صفحات 50483 تا 50493) منتشر شده و ملیحه افروز- دانشجوی دکترای شیمی معدنی دانشگاه کاشان- و دکتر حسین دهقانی- استاد گروه شیمی دانشگاه کاشان- در انجام آن همکاری داشته‌اند.
علاقه‌مندان برای استفاده از حمایت تشویقی ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری می‌توانند به صفحه حمایت تشویقی مقالات ISI مراجعه کنند.