تولید سلول‌های خورشیدی مبتنی بر رنگدانه‌های نانویی

زهرا حسینی دانشجوی دکتری نانوفیزیک دانشگاه صنعتی شریف و همکار این طرح در گفتگو با ایسنا با بیان این که در سال 2050 دنیا به دلیل محدودیت سوخت‌های فسیلی با 14 تراوات کمبود انرژی مواجه می‌شود و انرژی خورشیدی فراوان‌ترین و تمیزترین گزینه جهت پرکردن این خلاء است، اظهار کرد: سلول‌های خورشیدی مبتنی بر رنگدانه‌ها(DSC) نسل سوم سلول‌های خورشیدی هستند که بر پایه جذب نور توسط رنگدانه و جدایش الکترون – حفره بر روی سطح یک نیمه هادی با گاف بزرگ عمل می‌کنند.

وی تصریح کرد: مزیت عمده این ساختارها این است که الکترون و حفره پس از جدایش در محیط‌های متفاوتی حرکت می‌کنند و در نتیجه محدودیت طول دیفیوژن حامل‌های اقلیت وجود ندارد و به دلیل این که جدایش بر روی سطح انجام می‌شود ساختار باید نانومتری باشد تا سطح لازم تامین شود.

حسینی افزود: هدف از انجام کار این است که سلول‌هایی با فرابرد الکترونی بهینه توسط ساختارهایی مانند نانوفیبر و نانووایر ساخته و جهت جذب نور نیز از رنگدانه و نقاط کوانتومی(QD) استفاده شود.

وی با اشاره به مکانیسم عمل سلول‌های خورشیدی مبتنی بر رنگدانه‌ها خاطرنشان کرد:سلول فتوالکتروشیمیایی بر پایه الکترود نانوساختار TiO2 با سطح آ‌غشته با رنگدانه بر اساس مکانیسم مشابه فتوسنتز در گیاهان انجام می‌شود.

حسینی به مزایای به کارگیری سلول‌های خورشیدی مبتنی بر رنگدانه‌ها (DSC) اشاره کرد و افزود: تنها سلول خورشیدی نیمه شفاف، ارزان بودن مواد اولیه، ارزان بودن تجهیزات ساخت، قابل استفاده در نور کم اتاق، وابستگی کم به زاویه تابش، جذب فوتون‌های نور توسط رنگدانه، انتقال الکترون تحریک شده به نوار هدایت TiO2 و انتقال حفره به جای مانده روی رنگدانه به الکترولیت از جمله مزایای استفاده از این سلول‌ها هستند.

این دانشجوی دکتری نانوفیزیک دانشگاه صنعتی شریف ‌بازدهی کم نسبت به سیلیکون (زیر 10 درصد)، تبخیر الکترولیت، قیمت زیاد و جذب نور در شیشه‌های FTO را از جمله چالش‌های استفاده از سلول‌های خورشیدی مبتنی بر رنگدانه‌ها عنوان کرد.

گفتنی است ؛ این تحقیقات در پژوهشکده علوم و فناوری نانو دانشگاه صنعتی شریف و در آزمایشگاه نانوذرات و پوشش‌های نانومتری توسط دکتر نیما تقوی‌نیا، رییس پژوهشکده و همکارانشان انجام می‌شود.