ساخت سلولهای خورشیدی نیمه شفاف کم هزینه وموثر:توسعه ی سلولهای خورشیدی شفاف ونیمه شفاف با هزینه ی کم و کارآمدی بالا، جایگزین پنلهای خورشیدی سیلیکونی گران قیمت شده و به خاطر افزایش تقاضای سیستم های فوتو ولتائیک یکپارچه از اهمیت بسیار بالایی برخودار گشته است .

دپارتمان فیزیک کاربردی دانشگاه پلی تکنیک هنگ کنگ ، با موفقیت سلولهای خورشیدی پروسکایت   کم هزینه و کارآمدی را با الکترودهای گرافنی ساخته اند . بازده تبدیل توان (PCE ) این اختراع جدید تقریبا 12 درصد بوده در حالیکه آنها در مقایسه با 7 درصد از سلولهای خورشیدی سنتی ، از الکترو د  پایینی اکسید قلع دوپه شده با فلوئور و الکترودهای بالایی گرافن روشن شده اند . هزینه  این سلول خورشیدی  در مقایسه با سلولهای خورشیدی سنتی کاهش چشمگیری داشته است . انرژی خورشیدی ، منبع تجدید پذیر مهمی است که از سلولهای خورشیدی برای تبدیل انرژی نور به الکتریسیته استفاده میکند . اولین نسل از پنلهای سلیکونی کریستالی بسیار پایدار بوده و تبدیل انرژی موثری داشتند اما بسیار گران قیمت بودند . نسل دوم سلولهای خورشیدی که به سلول خورشیدی فیلم نازک مشهور است ، وزن کمی داشته و میتواند بسیار انعطاف پذیر باشد . با اینحال ، آنها از مواد نادر و با ساختار پیچیده ای تشکیل شده و نیازمند دمای پخت بالایی نیز بودند . با تحقیقات انجام گرفته بر روی تولید پنلهای خورشیدی با PCE  بالا ، ساخت آسان ، کم هزینه بودن ، دانشمندان در سالهای اخیر توانستند نسل سوم سلولهای خورشیدی را تولید کنند . سلولهای خورشیدی پروسکایت به عنوان نسل جدید سلولهای خورشیدی ، به خاطر راندمان بازده  توان بالا ، مناسب بودن فرآیند ساخت و کم هزینه بودن توجه افراد زیادی را به خود جلب کرده است .با هدف بهبود PCE  و کاهش هزینه ی تولید پنل های خورشیدی نیمه شفاف ، محققان داشنگاه پلی تکنیک هنگ کنگ برای اولین بار از گرافن به عنوان الکترود برای ساخت سلولهای خورشیدی پروسکایت استفاده کردند . گرافن یک ماده ی ایده آل برای الکترودهای شفاف در سلولهای خورشیدی با شفافیت بالا ، رسانش خوب و هزینه ی پایین است . ویژگی نیمه شفاف بودن سلولهای خورشیدی آن را قارد می سازد که نور را از هر دو طرف جذب کرده و بتوان از آن در پنجره ها ، نما ها و پشت بام ساختمانها برای تبدیل انرژی نور به الکتریسیته استفاده کرد . از آنجایی که گرافن یک ماده ی پیشرفته ای است که تقریبا 10 سال قبل اختراع شده است ، این محققان تکنیک های ساده ای برای بهبود رسانش گرافن  به کار گرفته اند .  ابتدا رسانش گرافن توسط پوشش نازکی از پلیمر رسانای پلی (3و4 –اتیلن دیوکسی تیوفن ) بهبود یافت . در طول فرآیند لایه لایه سازی ، پلی استرین سولفونات (poly(styrenesulfonate) ) به عنوان لایه ی چسبنده به لایه ی فعال پروسکایت اضافه شد . سپس برای افرایش و بهبود PCE ، محققان در یافتند که با استفاده از ساخت سلولهای خورشیدی با گرافن به عنوان یک الکترود شفاف ، مقاومت ورقه های الکترودی کاهش خواهد یافت در حالیکه شفافیت بالای آن حفظ می شود .

 

در نهایت ، عملکرد این اختراع بدیع توسط بهبود ارتباط بین الکترود بالایی گرافن و لایه ی شفاف سوراخ  بر روی فیلم پروسکایت بهینه شد . به خاطر انعطاف پذیری مکانیکی خوب گرافن و آماده سازی مناسب دستگاهها ، اختراع این محققان می تواند برای تولید حجم بالایی از سلولهای خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد . این مطالعه در مجله ی مواد پیشرفته (Advanced Materials) به چاپ رسیده است .

منبع : sciencedaily