استفاده از مواد ارزان قیمت برای افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از دانشگاه 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 سال‌های اخیر تلاش‌های زیادی برای یافتن منابع جدید انرژی به منظور جایگزینی سوخت‌های 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 گزینه‌های اصلی منابع انرژی به شمار می‌رود.

وی 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 تأمین 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 می‌کنیم، خاطرنشان 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 تأمین کرد و دیگر دغدغه‌ای برای تأمین 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 الکترولیت‌های 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 الکترولیت‌های سلول‌های 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 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 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 ارتقا یافته است.

منافی با بیان این که 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.

این محقق درخصوص معرفی ویژگی‌های طرح گفت: سلول‌های 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 مزیت‌های رقابتی طرح اشاره کرد و گفت: مهم‌ترین 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 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 طرح محسوب می‌شود.