طراحی سلول خورشیدی پربازده با کاربرد نانوساختارها

محققان با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی طراحی و شبیه‌سازی سلول خورشیدی با بازده بالا مبتنی بر نانوساختارها را انجام دادند.

به گزارش گروه علمی و دانشگاهی خبرگزاری فارس به نقل از مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، در حال حاضر بهینه سازی مصرف انرژی در کشور از اهمیت زیادی برخوردار است که در این راستا توسعه انرژی های تجدیدپذیر مد نظر کشورهای مختلف قرار دارد تا با افزایش تحقیقات در این حوزه شاهد رشد سریع آن باشیم.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

در این میان محققان بسیاری بر روی سلول های خورشیدی در حال تحقیق هستند تا با ارائه نوآوری راندمان این سلول ها را افزایش دهند.

با توجه به اینکه سلول های خورشیدی توانایی جذب تمام نور فرودی بر سطح زمین را ندارند بنابراین می بایست راهکارهایی برای افزایش بیشتر جذب نوری آنها اندیشیده شود. از جمله این راهکارها استفاده از موادی با توانایی جذب بالا به عنوان ماده فعال سلول و همچنین ساختارهای مختلف مبتنی بر نانوساختارها از جمله کریستال های فوتونی، ذرات پلاسمونی جهت افزایش جذب اشاره کرد.

بنابراین برای کاهش مصرف انرژی لازم است که تحقیقات موثر و هدفمندی در این زمینه انجام شود. با این هدف محققان دانشگاه شهید رجایی با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی طراحی و شبیه‌سازی سلول خورشیدی با بازده بالا مبتنی بر نانوساختارها را انجام دادند.
در حال حاضر با وجود پیشرفت های قابل ملاحظه در سلول های خورشیدی لایه نازک هنوز این ساختارها به حد بازدهی سلول های خورشیدی سیلیکونی نرسیده اند. بنابراین در این طرح تمرکز اصلی راه حل پیشنهادی برای افزایش بازدهی، بهبود جذب در سلول زیرین است.

بدین صورت که اگر از لایه ای نازک به عنوان لایه فعال استفاده شود میزان زیادی از فوتون های با طول موج بلند بدون جذب از آن عبور کرده و از سلول خارج می شوند بنابراین باید روشی برای بهبود جذب در زیر سلول پایینی ارائه شود.همچنین در صورت قرار گرفتن باندهای میانی داخل زیر سلول پاینی امکان جذب فوتون های با انرژی زیر شکاف باند افزایش یافته و امکان قرار دادن ماده ای با شکاف باند بالاتر از سیلیکن برای نزدیک شدن به زیرباندهای بهینه برای IBSC به وجود می آید.

در این ساختار اولا می توان ولتاژ مدار باز را در حالی که جریان به واسطه استفاده از باند میانی بهبود می یابد در مقدار بالایی حفظ کرد و بعد آنکه می توان با استفاده از دو زیر سلول، یک سلول با چهار شکاف باند ایجاد کرد.
برای حل مشکل جذب در این سلول ها نانو ساختارها پیشنهاد شده اند. قرار دادن نانوساختارها با الگوهای مشخص در لایه فعال سلول خورشیدی نور را در زوایای بزرگتری به داخل سلول پراکنده می کند. یکی از مزیت های استفاده از پلاسمون های سطحی توانایی آنها در تولید میدان الکترومغنتاطیسی قوی است که در فصل مشترک فلز و دی الکتریک به وجود می آید. نانو ذارت فلزی تشدیدهای پلاسمون سطحی محلی را به وجود آورده و توانایی کنترل نور در مقیاس نانو را دارند.
سلول‌های خورشیدی سیلیکونی، به هزینه بالایی برای تولید نیاز دارند و از موادی با ضخامت حدود 200 میکرون برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته استفاده می‌کنند. بنابراین برای کاهش هزینه، سلول‌های خورشیدی لایه نازک با ضخامت 100 تا 3000 نانومتر پیشنهاد شده‌اند. در طی چند دهه گذشته، پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای در مطالعه رفتار نور در مقیاس نانو به‌دست آمده است. این پیشرفت‌ها در تمام زمینه‌ها از جمله نانوساختارهای مبتنی بر فوتونیک و پلاسمونیک بوده است.
سلول‌های خورشیدی با ساختارهای لایه نازک تک‌پیوندی یا چندپیوندی بهبود قابل توجهی را در بازدهی سبب می‌شوند. در این طرح، از موادی با قابلیت جذب بالا در یک ساختار پشت‌سرهم یا چندپیوندی استفاده شده است. همچنین ساختارهای پلاسمونی جهت حبس نور در ساختار معرفی شده‌ و داخل سلول قرار می‌گیرند.
مسئله‌ دیگری که در این طرح مورد بررسی قرار گرفته استفاده از نانوساختارها در زیرسلول پائینی است. نانوساختارها به دلیل کوک‌پذیر بودن، طیف جذب پهن باندی را نتیجه می دهند و بنابراین با استفاده از آنها، امکان جذب فوتون‌های با طول موج بلند در زیرسلول پائینی افزایش می‌یابد.
از اهداف طرح می‌توان به طراحی ساختاری مناسب برای جذب قسمت اعظم نور فرودی بر سلول، استفاده از ماده‌ای مناسب در لایه فعال سلول، استفاده از نانوساختارهایی که نور فرودی بر سلول را در داخل ساختار حبس کنند تا زمانی‌که فرآیند جذب رخ دهد اشاره کرد.
انتهای پیام/

منبع: فردا

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.fardanews.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فردا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۰۰۶۵۲۲۳ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

کسب رتبه ۱۳ تولید علم سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی در جهان

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری، احسان عارفیان دبیر ستاد توسعه فناوری‌های پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی با اشاره به اینکه ایران در جایگاه سیزدهم تولید علم سلول بنیادی در دنیا قرار گرفته است، گفت: همچنین شاهد هستیم که ایران در منطقه نیز رتبه اول را به خود اختصاص داده است.

وی با اشاره به اینکه در برنامه جامع راهبردی ۱۰ ساله ستاد، چند هدف کلان تعریف شده که دسترسی ایران به رتبه ۱۰ تولید دانش سلول بنیادی یکی از اصلی‌ترین این اهداف بوده است گفت: در همین راستا، با تلاش‌ها و برنامه‌ریزی‌های انجام شده، ایران تاکنون توانسته رتبه ۱۳ تولید علم سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی در جهان را به خود اختصاص دهد و باید این جایگاه را تا پایان سال ۱۴۰۴ به رتبه ۱۰ ارتقا دهد.

به گفته او، با توجه به اینکه ایران در جایگاه سیزدهم تولید دانش در حوزه سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی قرار گرفته اما در منطقه خاورمیانه و شرق مدیترانه رتبه نخست را دارد و بالاتر از ترکیه و رژیم اشغالگر قدس قرار گرفته است.

وی، مشارکت بخش‌های غیر دولتی، استقلال و خودکفایی در انواع بانک‌های سلولی، تولید ثروت ملی و خوداتکایی در قابلیت تولید را از دیگر اهداف اصلی ستاد توسعه فناوری‌های پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی برشمرد و خاطر نشان کرد: در بررسی‌های آماری مشخص شده که تولید دانش ایران در حوزه سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی با رشد ۷۰ درصدی از سال ۲۰۲۰ نیز همراه بوده است.

دبیر ستاد توسعه فناوری‌های پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری در پایان سخنان خود با اشاره به اینکه حوزه سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی در مقایسه با بسیاری از حوزه‌های علم و فناوری در کشور بسیار جوان است، تصریح کرد: با این وجود، ایران توانسته است جایگاه خوبی را در میان سایر کشورهای دنیا و خاورمیانه کسب کند و با توجه به پیشرفت‌های حوزه سلول‌های بنیادی توسط محققان داخلی، ایران جز پیشتازان این حوزه است. ‌

کد خبر 6099347