پیل‌های خورشیدی آلی با الکترودهای گرافنی

[hengameh]

یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی فیلم‌های گرافنی شفاف انعطاف‌پذیری تولید کرده است که به گفته آنها توان بالقوه‌ی بالایی برای گونه جدیدی از پیل‌های خورشیدی دارد.
به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، چانگوو ژو، استاد مهندسی برق در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، توضیح داد: "پیل‌های فوتوولتائیک آلی (OPV) بواسطه آسانی ساخت، سبکی و سازگاری‌شان با بسترهای انعطاف‌پذیر به ‌عنوان وسیله‌ای برای رسیدن به انرژی ارزان پیشنهاد شده‌اند." این دانشمندان پیل فوتوولتائیک آلی جدیدی را شرح داده‌اند که مزایای برجسته‌ای به‌ ویژه در زمینه انعطاف‌پذیری فیزیکی دارد.

نکته مهم در هر افزاره‌ی الکترونیک نوری فوتوولتائیک آلی، یک الکترود رسانای شفاف است که در سرتاسر آن نور می‌تواند برای ایجاد الکتریسیته با مواد فعال جفت شود. در این کار جدید نشان داده شده است که گرافن توان بالقوه بالایی در ایفای این نقش دارد.

جریانی از مخلوط گازی هیدروژن و متان، اتم‌های کربن را به شکل گرافن روی یک ورقه نیکلی ترسیب می‌کند. سپس این لایه گرافنی به یک صفحه به یک صفحه پلاستیکی منتقل می‌شود و یک پیل فوتوولتائیک آلی (OPV) یکپارچه می‌شود.

این محققان برای اولین بار با ترسیب اتم‌های کربن از گاز متان به شکل فیلم‌های گرافنی روی یک ورقه نیکلی، صفحات گرافنی بسیار نازکی ایجاد کردند. آنها سپس روی این لایه گرافنی یک لایه محافظ از ترموپلاستیک ایجاد کردند و نیکل تحتانی را در حمام اسید حل کردند. در مرحله نهایی آنها این گرافن محافظت شده به ‌وسیله‌ی پلاستیک را به یک صفحه پلیمری بسیار انعطاف‌پذیر متصل کردند. این مجموعه سپس می‌تواند در یک پیل فوتولتائیک آلی یکپارچه شود. این گروه تحقیقاتی صفحات گرافن/ پلیمر در محدوده‌ی اندازه‌های بیش از 150 سانتی‌متر مربع، تولید کرده است که می‌توانند برای ساخت آرایه‌های متراکمی از پیل‌های فوتوولتائیک آلی انعطاف‌پذیر استفاده شوند.

این افزاره‌های فوتوولتائیک آلی نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، اگر چه راندمان آنها مانند راندمان پیل‌های سیلیکونی نیست. لوئیس گومز دی آرکو، یکی از این محققان می‌گوید: هنگام برخورد هزار وات از نور خورشید به یک پیل خورشیدی سیلیکونی به مساحت یک متر مربع، 14 وات از آن به الکتریسیته تبدیل می‌شود. در این پیل خورشیدی مبتنی بر گرافن، میزان تبدیل برای همان هزار وات از نور خورشید فقط 3/1 وات خواهد بود. این دانشمندان می‌گویند که با وجود راندمان پایین‌تر این پیل‌های خورشیدی فوتوولتائیک مبتنی بر گرافن، آنها می‌توانند به ‌طور بالقوه ارزان‌تر ساخته شوند و انعطاف‌پذیری فیزیکی بیشتری دارند.

نتایج این تحقیق در مجله ACS Nano منتشر شده است.
نانو