سلول های خورشیدی با کاربرد در صنعت خودرو، رنگ و الکترواپتیک ساخته شد
به گزارش ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این نانوساختار در مقیاس آزمایشگاهی و به روشی ساده و قابل کنترل تهیه شده است.
مدیریت و استفاده بهینه از نور در تجهیزات الکترواپتیکی از مسایل مهم در حوزه فوتونیک است لذا طراحی نانوساختارهایی با عملکرد بالای نوری از علاقه مندی های فعالان این حوزه به شمار می رود.
به گفته محمدحسین مجلس آرا یکی از محققان این طرح، از جمله اهداف این تحقیق، دستیابی به ساختار جدیدی بوده است که قابلیت پراکندگی نوری منحصر به فردی داشته باشد، علاوه بر این، روش سنتز به کار رفته در ساخت آن آسان و تکرارپذیر باشد و قابلیت کنترل آسان تر ضخامت مورد نیاز را در اختیار قرار دهد.
نانوساختار تهیه شده در این طرح به صورت هسته- پوسته و از جنس سیلیکا- تیتانیا است.
ضریب شکست بالا و پایداری تیتانا در کنار اندازه یکنواخت ذرات و همچنین پراکندگی همزمان و موثرتر ساختار هسته – پوسته، این ذرات را گزینه مناسبی برای کاربرد در ادوات الکترواپتیکی و آزمایش های مربوط به لیزر می کند.
طبق نتایج حاصل از بررسی های انجام شده استفاده از این ساختار در یک نمونه از سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه، افزایش 26 درصدی فوتوجریان و 18 درصدی بازده آن را فراهم آورده است. این ساختار علاوه بر افزایش بازده و کارایی ادوات الکترواپتیکی و تجهیزات نوری، منجر به کاهش هزینه این تجهیزات نیز خواهد شد.
به گفته این محقق، این ساختار جدید هسته – پوسته به دلیل قابلیت بالای نوری قادر است در جاهایی که نیاز به بازتاب بالای ناحیه نور مرئی است به خوبی عمل کند، به عنوان مثال انواع مختلف سلول های خورشیدی، رندوم لیزر، صنعت خودرو و رنگ بخشی از کاربردهای متفاوت آن است.
مجلس آرا در ادامه به نحوه تهیه این ساختار پرداخت و گفت: در این طرح قابلیت پراکندگی نوری در ساختار هسته – پوسته از جنس سیلیکا – تیتانا به صورت سیستماتیک مورد بررسی قرار گرفته است، برای این منظور نانوساختاری از جنس تیتانیا به روش سنتز استابر (Stober) که بسیار ساده و آسان است، تهیه شده اند.
نتایج آزمون های اپتیکی، ضخامت بهینه تیتانا را برای این ساختار معین کرد، همچنین ساختار تهیه شده به کمک روش های EDX، FESEM، FTIR و XRD مورد بررسی قرار گرفت.
در ادامه به عنوان نمونه ای از کاربرد این ساختار، کره ها به عنوان لایه پراکنده گر در سلول خورشیدی نانوساختار حساس شده با رنگدانه مورد استفاده قرار گرفتند. این لایه با جلوگیری از عبور نور از سلول و در نتیجه به دام انداختن آن و افزایش موثر مسیر نوری در داخل سلول، موجب افزایش فوتوجریان و در نتیجه بازده سلول خورشیدی شد.
نتایج این تحقیقات در مجله Optical Materials (جلد 47، شماره 9، سال 2015، صفحات 51 تا 55) منتشر شده و محمد حسین مجلس آرا عضو هیأت علمی دانشگاه خوارزمی، سمیرا فلاحت دوست، زینب شعبان و ناهید غضیانی از دانشجویان این دانشگاه در انجام آن همکاری داشته اند.
