نانوساختار های فوتونیکی با کاربرد در سلول خورشیدی ساخته شد

نانوساختار های فوتونیکی با کاربرد در سلول خورشیدی ساخته شد

پژوهشگران کشورمان با حمایت ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری ، نانوساختار های فوتونیکی با کاربردی در سلول های خورشیدی را به صورت آزمایشگاهی ساختند.

محققان دانشگاه خوارزمی در طرحی تحقیقاتی موفق به ساخت نانوساختار هایی شده‌اند که از قابلیت نوری بسیار مطلوبی برخوردار است. کاربرد این نانوساختار در یک نمونه سلول خورشیدی مورد آزمایش ، افزایش قابل توجه بازده آن را در پی داشته است. نانوساختار معرفی شده در مقیاس آزمایشگاهی و به روشی ساده و قابل کنترل تهیه شده است.

مدیریت و استفاده بهینه از نور در تجهیزات الکترواپتیکی از مسائل مهم در حوزه فوتونیک است و لذا طراحی نانوساختار هایی با عملکرد بالای نوری از علاقه مندی های فعالان این حوزه است.

به گفته دکتر محمدحسین مجلس آرا، از جمله اهداف این تحقیق، دستیابی به ساختار جدیدی بوده است که قابلیت پراکندگی نوری منحصربفردی داشته باشد. علاوه بر این، روش سنتز به کار رفته در ساخت آن آسان و تکرارپذیر باشد و قابلیت کنترل آسان‌تر ضخامت مورد نیاز را در اختیار قرار دهد.

نانوساختار تهیه شده در این طرح به صورت هسته – پوسته و از جنس سیلیکا – تیتانیا است. کره های سیلیکا – تیتانا در ابعاد طول موج مرئی با قطر سیلیکای ۳۵۰ نانومتر و ضخامت پوسته‌های مختلف ۲۰، ۴۰، ۵۵ و۷۰ نانومتر ساخت و مورد بررسی قرار گرفتند. ضریب شکست بالا و پایداری تیتانا در کنار اندازه یکنواخت ذرات و همینطور پراکندگی همزمان و موثرتر ساختار هسته – پوسته ، این ذرات را گزینه مناسبی جهت کاربرد در ادوات الکترواپتیکی و آزمایش های مربوط به لیزر می‌کند.

طبق نتایج حاصل از بررسی های انجام شده استفاده از این ساختار در یک نمونه از سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه ، افزایش ۲۶ درصدی فوتوجریان و ۱۸ 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 عنوان کرد: «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 شده‌اند. 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 خوررشیدی 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 ۴۷، شماره ۹، سال ۲۰۱۵، صفحات ۵۱ تا ۵۵) منتشر شده و دکتر محمد حسین مجلس آرا- عضو هیات علمی دانشگاه خوارزمی، سمیرا فلاحت دوست، زینب شعبان و ناهید غضیانی از دانشجویان این دانشگاه در انجام آن همکاری داشته اند.

علاقه مندان برای استفاده از حمایت تشویقی ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری می توانند به صفحه حمایت تشویقی مقالات ISI (لینک) مراجعه کنند.

لینک خبر

منبع: معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

اخبار مرتبط : 

آیین نامه حمایت از مقاله ISI ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی فناوری ریاست جمهوری

آنتی بادی تشخیص بیماری ایدز ساخت داخل / در مرحله تولید نیمه صنعتی

رفع بی اختیاری ادراری با تزریق سلول های بنیادی برای نخستین بار در کشور

بازسازی سلول های بنیادی قلب با استفاده از نانوپلیمر ها در فاز آزمایشی

درمان زخم های مقاوم به درمان در دانشگاه علوم پزشکی مشهد

سلول های خورشیدی نانوساختار / اجرای طرح پژوهشی ساخت نمونه نیمه تجاری