افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی با استفاده از مواد ارزان‌قیمت ممکن شد

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، پدرام منافی دانش آموخته دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تأثیر ریزساختار الکترولیت ژل‌مانند برپایۀ PVDF-HFP/PEO حاوی نانوذرات گرافنی بر بازدهی الکتریکی سلول خورشیدی رزانه‌حساس (DSSC)» گفت: در سال‌های اخیر تلاش‌های زیادی برای یافتن منابع جدید انرژی به منظور جایگزینی سوخت‌های فسیلی انجام گرفته است. از آن‌جایی که انرژی خورشیدی منبعی نامحدود، بدون نیاز به نگهداری، بدون آلایندگی، قابل اطمینان، بلند مدت و رایگان است، همواره به عنوان یکی از گزینه‌های اصلی منابع انرژی به شمار می‌رود.

دانش آموخته دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: ایران در سال‌های 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 مشوق‌هایی برای تامین برق و صرفه‌جویی در آن ارائه می‌دهد.

وی با بیان اینکه این مشکل تا جایی ادامه یافته که در شمال کشور، اقدام می‌کنیم به واردات برق از کشور‌های همسایه هم‌چون ارمنستان، عنوان کرد: از طرف دیگر کشور ایران در منطقه خشک و کم آب قرار دارد و برای تولید برق در نیروگاه‌ها از آب برای خنک کردن سیستم‌ها استفاده می‌شود.

منافی ادامه داد:، اما در نیروگاه‌های خورشیدی آب بسیار کمی مصرف می‌شود و آلایندگی اندکی ایجاد می‌کند؛ بنابراین با توجه به این دیدگاه، استفاده از انرژی‌های خورشیدی بسیار مفید است. هم‌چنین، ۸۰ درصد روز‌ها در ایران آفتابی هستند که با برنامه‌ریزی مناسب می‌توان 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.

به گفته این محقق، 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.

وی با بیان اینکه در تهیه الکترولیت‌های پلیمری انتخاب نوع پلیمر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا ساختار فیزیکی و شیمیایی پلیمر نقش تعیین‌کننده‌ای در بهبود کارایی تبدیل نور به الکتریسیته دارد، گفت: از کارآمدترین پلیمر‌ها جهت استفاده در الکترولیت‌های سلول‌های خورشیدی، پلی‌اتیلن‌اکساید (PEO) و کوپلیمر وینیلیدین فلورید-هگزافلوئوروپروپیلن (PVDF-HFP) هستند. حضور نانوذرات گرافنی نیز جهت افزایش کارایی دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر عنوان کرد: استفاده از آلیاژ‌های پلیمری در حوزه‌های 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، می‌توان ریزساختار ماده نهایی را طراحی و کنترل کرد و بنابراین محصولی با خواص مناسب و دلخواه به‌دست آورد.

منافی افزود: در این تحقیق با روش‌های جدیدی که برای ساخت الکترولیت پلیمری ژل‌مانند (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 اینکه حوزۀ تخصصی این پژوهش در کاربری‌های مرتبط با تأمین انرژی است، گفت: امیدوار هستیم با حمایت سازمان‌های مرتبط، تلاش برای قرارگیری در فاز صنعتی صورت بگیرد.

وی در خصوص معرفی ویژگی‌های طرح گفت: سلول‌های خورشیدی رزانه حساس به دلیل فرایند ساخت آسان و کم هزینه، پایداری دمایی خوب، انعطاف‌پذیری در طراحی و تولید جریان الکتریکی پایدار توجه زیادی را خود جلب کرده‌اند.
منافی با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: مهم‌ترین مزیت رقابتی این طرح پژوهشی، استفاده از مواد ارزان‌قیمت و بالابردن بازدهی با اعمال تغییراتی در ریزساختار GPE می‌باشد. هم‌چنین رشد بسیار زیاد پایداری این دستگاه‌ها 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 قایق‌های کوچک و خودرو‌ها از کاربرد‌های این پروژه محسوب می‌شود.