خمیر نانویی جریان نوری در سلول های خورشیدی را افزایش می دهد - مجله انجمن دعوت

به گزارش گروه دانشگاه مجله انجمن دعوت، بازده سلول های خورشیدی هالید پروسکایت بیش از 25 درصد است، که به همراه هزینه کم، آن ها را به یکی از امیدوارنماینده ترین دستگاه های فتوولتائیک مدرن تبدیل می نماید. یکی از دو راهبرد را می توان برای افزایش بیشتر کارآیی این سلول ها استفاده کرد: بهبود فرآیند جمع آوری بار یا افزایش جذب نور به وسیله لایه فراورینماینده بار.

راهبرد اول به معنای احتیاج به وارد کردن مواد یا ساختار های دوبعدی به پروسکایت ها است که باعث گران شدن محصول نهایی می گردد.

محققان دانشگاه ITMO با استفاده از نانوذرات سیلیکونی این مشکل را حل کردند. آن ها از روش های شیمی کلوئیدی برای ایجاد خمیر نانوذرات بر پایه سیلیکون به منظور کنترل دقیق پراکندگی نور در داخل سلول خورشیدی پروسکایت استفاده کردند. این راهکار باعث افزایش فراوری جریان در ساختار پروسکیت و دستیابی به حداکثر کارایی سلول های خورشیدی براساس ساده ترین ترکیب پروسکایت می گردد.

الکساندار فوراسوا از محققان این پروژه می گوید: ما خمیر تیتانیوم را که برای جمع آوری انتخابی الکترون ها در سلول های پروسکایت مورد احتیاج است، بهبود دادیم. در فرآیند فراوری سلول های خورشیدی، نانوذرات به غلظت مناسب به خمیر انتقال الکترون اضافه می کنیم. به این ترتیب، فرآیند آماده سازی پیچیده تر نمی گردد. ما بعلاوه تأثیر موقعیت مکانی نانوذرات بر جهت انتشار نور را تجزیه و تحلیل نموده و غلظت آن ها را در خمیر تغییر دادیم، به طوری که تمام نور بر پروسکیت متمرکز شده است. این کار به طور مستقیم بر کارایی تبدیل نور به برق و بعلاوه تمام عوامل اصلی فتوولتائیک تأثیر می گذارد. با استفاده از محاسبات، غلظت نانوذرات بهینه را شناسایی کردیم و خمیری ایده آل برای ایجاد لایه انتقال الکترون ایجاد کردیم که به ما در رسیدن به حداکثر کارایی برای این نوع سلول های خورشیدی یاری کرد.

به گفته محققان، بهینه سازی مکان نانوذرات سیلیکون در دستگاه ها مهم بود. به منظور انجام این کار، آن ها محاسبات عددی ارائه کردند که ویژگی های الکتروفیزیکی و نوری تمام لایه ها و نانوذرات را در هنگام تابش در نظر گرفت. این محاسبات به آن ها اجازه داد تا معین نمایند که چگونه مقدار و فاصله بین نانوذرات تشدیدنماینده بر خواص نوری و الکتروفیزیکی کل ساختار تأثیر می گذارد.

روش پیشنهادی ساده، در دسترس، قابل استفاده جهانی است و هزینه فراوری سلول های خورشیدی را افزایش نمی دهد.