به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، محبوبه رفیعی‌پور چیرانی دانش‌آموخته مقطع دکتری رشته شیمی کاربردی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح تهیه نانو فیلرهایی بر پایه گرافن عامل دار شده با کمپلکس فلز واسطه با هدف بهبود عملکرد سلول خورشیدی حساس به رنگ گفت: با رشد سریع صنعتی شدن و تغییر سبک زندگی تقاضای جهانی برای انرژی رو به افزایش است.
وی تاکید کرد: در صورت ادامه این روند در سیاره‌ای تهی از منابع فسیلی به دام خواهیم افتاد که براثر تولید گازهای گلخانه‌ای حاصل از احتراق با دشواری‌های زیست‌محیطی گریزناپذیری روبرو خواهد بود. به همین دلیل، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های امروز بشر جایگزینی سوخت فسیلی با منابع انرژی تجدید پذیر و پاک است؛ از این رو باید با بکارگیری ترکیب‌ها و منابع در دسترس راه‌حلی به‌صرفه ارائه داد.
رفیعی‌پور با بیان اینکه تابش خورشید بهترین منبع زیست‌محیطی و بزرگ‌ترین منبع موجود از انرژی پاک است، افزود: بکارگیری توان خورشیدی در فناوری فتوولتایی پاسخی معقول به چالش انرژی است. پیشرفت در تولید سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ نقطه عطفی در طراحی یک سلول خورشیدی مقرون به صرفه، سبک و سازگار با محیط زیست ایجاد کرده است. تولید انرژی در سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ یا به اصطلاح DSSC ها شبیه فتوسنتز است؛ یعنی رنگ حساس به نور پوشش داده شده روی الکترود، نور خورشید را برای تحریک الکترون‌ها جهت تولید الکتریسیته جذب می‌کند و انتقال الکتریسیته از الکترون‌ها به الکترودهای درون سلول بر عهده الکترولیت است.
دستیابی به ترکیب پایدار در الکترولیت با ایجاد توازن بین عملکرد فتوولتائیک و پایداری طولانی‌مدت آن یکی از گلوگاه‌های تجاری‌سازی موفقیت‌آمیز سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ به شمار می آید. ماهیت خورنده و پایداری پایین زوج ردوکس در حلال‌های آلی الکترولیت‌ها چالش مهمی برای تولید سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ در مقیاس صنعتی ایجاد می کند.
وی گفت: موفق شدیم برای اولین بار با سنتز دو نوع متفاوت از نانوفیلرهای بر پایه گرافن اکساید در حلال مایعات یونی ایمیدازولی به ترکیبی پایدار در الکترولیت شبه جامد با بازده تبدیل انرژی بالا در DSSC دست یابیم. استفاده از این نوع نانو الکترولیت‌های کامپوزیتی که مبتنی بر مایعات یونی سازگار با محیط زیست است، می تواند نشت الکترولیت را محدود و انعطاف پذیری و پایداری دستگاه را بهبود بخشد.
رفیعی پور گفت: ساخت سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ در آزمایشگاه دانشگاه صنعتی امیرکبیر به صورت پایلوت و در سطح آزمایشگاهی انجام شده است، در صورت نیازسنجی و وجود امکانات بیشتر می توان استفاده از این مواد را به مقیاس صنعتی نیز گسترش داد.
پژوهشگر دانشگاه امیرکبیر گفت: از ویژگی‌های طرح حاضر دستیابی به سلول خورشیدی حساس به رنگ مبتنی بر الکترولیت مایع یونی به همراه سیستم کامپوزیتی حاوی نانوفیلرهایی است که در مقایسه با الکترولیت‌های آلی فراری چون استونتریل و والرونیتریل سازگاری بالایی با محیط زیست دارند و می توانند بازده تبدیل انرژی را بهبود بخشند.
وی درباره دیگر ویژگی‌های این طرح اظهار داشت: از طرف دیگر موفق به سنتز مشتقاتی جدیدی از گرافن اکساید با استفاده از فلز واسطه کبالت شدیم که پیش بینی می‌شود نقش یک رودکس کمکی را در ماتریس الکترولیت ایفا کند.
رفیعی پور گفت: در این پژوهش برای اولین بار از لانزوپرازول به عنوان یک گروه عاملی با پیوند کووالانسی در ساختار گرافن اکساید کمک گرفته شده و قابلیت استفاده از آن با توجه به ساختار الکترونی اتم های تشکیل دهنده مورد بررسی قرار گرفته است.
وی با بیان اینکه در مقایسه با فناوری‌های خورشیدی نسل اول و دوم، ساخت نسل سوم سلول‌های خورشیدی به دلیل تنوع بالا، انعطاف پذیری در ساختار و همچنین مقرون به صرفه بودن همواره رو به رشد و پیشرفت است، افزود: نمونه‌های آزمایشگاهی و صنعتی زیادی از این نوع سلول‌ها وارد بازار شده و در رنگ‌های متنوع در معماری ابنیه‌ها مورد استفاده قرار گرفته و همچنین به دلیل کارکرد بهینه در نور کم در ساخت وسایل الکترونیکی و همچنین در منسوجات نظامی از آن استفاده شده است.
اساتید راهنمای این پروژه الهه کوثری و مریم یوسف زاده و استاد مشاور این طرح حسین سالارآملی از اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر هستند. همچنین این طرح تحت حمایت اساتید راهنمایی از مرکز نانوفایبر و نانوتکنولوژی دانشکده مکانیک دانشگاه ملی سنگاپور انجام و نتایج این پژوهش طی مقالاتی در مجله مایعات مولکولی Journal of molecular liquids چاپ شده است.
نظر شما