استفاده از مواد ارزان‌قیمت برای افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی

به گزارش روز سه شنبه دانشگاه صنعتی امیرکبیر، پدرام منافی دانش آموخته دورۀ دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تأثیر ریزساختار الکترولیت ژل مانند برپایۀ PVDF-HFP/PEO حاوی نانوذرات گرافنی بر بازدهی الکتریکی سلول خورشیدی رزانه حساس (DSSC)»، گفت: در سال های اخیر تلاش های زیادی برای یافتن منابع جدید انرژی به منظور جایگزینی سوخت های فسیلی انجام گرفته است. از آن جایی که انرژی خورشیدی منبعی نامحدود، بدون نیاز به نگهداری، بدون آلایندگی، قابل اطمینان، بلند مدت و رایگان است، همواره به عنوان یکی از گزینه های اصلی منابع انرژی به شمار می رود.

وی افزود: ایران در سال های اخیر از مهم‌ترین صادرکنندگان انرژی و برق به کشورهای همسایه بوده است، ولی با افزایش جمعیت و استفاده چندین برابری از تجهیزات گرمایشی و سرمایشی با مصرف انرژی بالا، رشد تصاعدی بخود گرفته و تأمین برق داخل نیز به مشکل برخورده و اداره برق مشوق هایی برای تامین برق و صرفه جویی در آن ارائه می‌دهد.

این محقق با بیان این که این مشکل تا جایی ادامه یافته که در شمال کشور، اقدام به واردات برق از کشورهای همسایه همچون ارمنستان نیز می کنیم، خاطرنشان کرد: از طرف دیگر کشور ایران در منطقه خشک و کم آب قرار دارد و برای تولید برق در نیروگاه ها از آب برای خنک کردن سیستم‌ها استفاده می‌شود.

منافی ادامه داد: اما در نیروگاه‌های خورشیدی آب بسیار کمی مصرف می شود و آلایندگی اندکی ایجاد می کند. بنابراین با توجه به این دیدگاه، استفاده از انرژی های خورشیدی بسیار مفید است. همچنین، ۸۰درصد روزها در ایران آفتابی هستند که با برنامه‌ریزی مناسب می توان و بخش قابل‌توجهی از انرژی کشور را از طریق انرژی خورشیدی تامین کرد و دیگر دغدغه‌ای برای تامین پایدار انرژی در آینده کشور نخواهیم داشت.

وی یادآور شد: با کمک این پژوهش و با استفاده از مواد مصرفی، علاوه بر افزایش بازدهی دستگاه ساخته شده، پایداری دستگاه نیز حدود ۸۰ درصد افزایش داشته است.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با بیان این که در تهیه الکترولیت های پلیمری انتخاب نوع پلیمر از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا ساختار فیزیکی و شیمیایی پلیمر نقش تعیین کننده ای در بهبود کارایی تبدیل نور به الکتریسیته دارد، گفت: از کارآمدترین پلیمرها جهت استفاده در الکترولیت های سلول های خورشیدی، پلی اتیلن اکساید (PEO) و کوپلیمر وینیلیدین فلورید-هگزافلوئوروپروپیلن (PVDF-HFP) هستند. حضور نانوذرات گرافنی نیز جهت افزایش کارایی دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

منافی تصریح کرد: استفاده از آلیاژهای پلیمری در حوزه های مختلف علمی و صنعتی با استقبال زیادی روبرو شده است زیرا از طریق تغییر اجزای پلیمری یا اصلاح روش اختلاط در فرآیندهای مذاب و محلولی، می توان ریزساختار ماده نهایی را طراحی و کنترل کرد و بنابراین  محصولی با خواص مناسب و دلخواه به دست آورد.

وی افزود: در این تحقیق با روش‌های جدیدی که برای ساخت الکترولیت پلیمری ژل مانند (GPE) استفاده شده است، فناوری بدیعی برای تهیۀ سلول خورشیدی رزانه حساس بدست آمده است و در مرزهای دانش این فناوری پیشرفته ارتقاء یافته است.

وی با بیان این که حوزۀ تخصصی این پژوهش در کاربری های مرتبط با تأمین انرژی است، گفت: امیدوار هستیم با حمایت سازمان های مرتبط، تلاش برای قرارگیری در فاز صنعتی صورت بگیرد.

این محقق درخصوص معرفی ویژگی های طرح گفت: سلول های خورشیدی رزانه حساس به دلیل فرایند ساخت آسان و کم هزینه، پایداری دمایی خوب، انعطاف پذیری در طراحی و تولید جریان الکتریکی پایدار توجه زیادی را خود جلب کرده اند.

منافی به مزیت های رقابتی طرح اشاره کرد و گفت: مهم ترین مزیت رقابتی این طرح پژوهشی، استفاده از مواد ارزان قیمت و بالابردن بازدهی با اعمال تغییراتی در ریزساختار GPE است. همچنین رشد بسیار زیاد پایداری این دستگاه ها از جمله مزایای مهم دیگر این طرح بوده است.

به گفته وی، تأمین برق منازل توسط پنجره‌های هوشمند، صنایع نظامی- دفاعی بویژه در جلیقه‌های ضدگلوله (برای شارژ ادوات مورد نیاز)،   تأمین نیروی حرکتی برخی اجزای ماهواره‌ها و تجهیزات مورد استفاده در صنایع هوا فضا، تأمین برق شهر (در مقیاس کوچک) توسط نیروگاه‌های فوتوولتائیکی، تولید برق برای حرکت قایق های کوچک و خودروها از کاربردهای این طرح محسوب می شود.