گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، امروزه به دلیل اهمیت انرژی‌های نو، ساخت موادی که توانایی تولید انرژی الکتریکی از منابع طبیعی را داشــته باشد از اهمیت بســزایی برخوردار است. یکی از این منابع طبیعی نور خورشید است که با استفاده از سلول‌های فتوولتاییک به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شــود.

محققان دانشگاه شهیدمدنی آذربایجان و صنعتی سهند تبریز، در طرح تحقیقاتی مشترکی موفق شدند با کاربرد نانوساختار‌ها در ساخت سلول‌های خورشیدی، بازده این ابزار تولید انرژی را به روشی ساده افزایش دهند. این سلول‌های خورشیدی هزینه تولید پایینی دارند و می‌توانند در ساخت باتری‌های خودشارژ شوند‌ه مورد استفاده واقع شوند.

سمیرا آقبلاغی، استادیار مهندسی شیمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان است که مقطع کارشناسی خود را در دانشگاه تبریز رشته مهندسی شیمی گرایش پتروشیمی به اتمام رسانده و در مقطع کارشناسی ارشد و دکتری در دانشگاه سهند تبریز در رشته مهندسی شیمی گرایش پلیمر خوانده است. وی در سال ۹۵ از پایان نامه دکترای خود با موضو   سلول‌های خورشیدی پلیمری  دفاع کرده است.

موفقیت تیم او با همکاری دانشگاه سهند تبریز در مورد طرح کاربرد نانوساختار‌ها در ساخت سلول‌های خورشیدی بهانه‌ای شد تا با او در این خصوص گفتگویی داشته باشیم.

 

دانشجو: در مورد سلول های خورشیدی توضیح دهید
سلول خورشیدی دستگاهی است که قابلیت تبدیل انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی با استفاده از اثر فوتوولتایی دارد. در سال‌های اخیر، به‌دلیل توسعه نسل‌های مختلف سلول‌های خورشیدی، انواع گوناگونی از آن‌ها، شامل سلول‌های خورشیدی سیلیکونی، حساس شده به رنگ‌دانه، نقاط کوانتومی، آلی و نسل‌های جدید ساخته شده‌اند.

در میان انواع مختلف این سلول‌ها، نوع پلیمری آن به دلیل انعطاف‌پذیری، وزن سبک، امکان طراحی مواد به‌کار رفته درساختار آن‌ها، ضریب جذب زیاد، فرایندپذیری در حالت محلول و فنون ساخت ارزان‌قیمت توجه بسیاری را به خود جلب کرده‌اند.

دانشجو: سلول های خورشیدی بیشتر در چه مواردی کاربرد دارد؟
سلول‌های خورشیدی پلیمری به دلیل قیمت ارزان، روش ساخت آسان، سبکی و انعطاف‌پذیری در مسیری قرار دارند که می‌توانند روزی جایگزین دیگر انواع سلول‌های خورشیدی شوند؛ اما آنچه که به عنوان یک مانع بزرگ در مسیر صنعتی شدن آن‌ها قرار گرفته، بازده پایین آن‌هاست.

دانشجو: علت بازده پایین این سلول ها در چیست؟
بازده پایین از مسائل متعددی نشأت می‌گیرد که از جمله آن‌ها می‌توان به میزان جذب نور پایین توسط لایه فعال، عملکرد نامناسب الکترودها، مورفولوژی نامناسب لایه‌ی فعال و یا وجود برخی نقایص در ساختار سلول فتوولتاییک اشاره کرد.

در این کار تحقیقاتی با اعمال یک روش ساده و استفاده از نانولوله‌های کربنی اصلاح سطح شده در ساختار سلول‌های خورشیدی پلیمری، بازده تبدیل توان سلول‌های ساخته شده تا هفت برابر افزایش پیدا کرده است.

 

 

دانشجو: آیا این پژوهش به نتیجه‌ای هم رسیده است؟
بله. نتایج حاصل از این پژوهش قابلیت استفاده در زمینه تولید انرژی‌های تجدیدپذیر یا به عبارت دقیق‌تر سلول‌های خورشیدی پایه پلیمری را دارد. با این توضیح که از سلول‌های خورشیدی منعطف پلیمری، در ساخت باتری‌های خودشارژ شوند‌ه گوشی‌های تلفن همراه و دیگر وسایل پرتابل استفاده می‌شود و در هر چیزی که حالت پورتابل داشته باشد؛ یعنی نیازمند این باشد که نور را به جریان الکتریسیته تبدیل کند می‌توان از سلول‌های خورشیدی پلمیری استفاده کرد.

 

در این پژوهش، می تــوان نتیجــه گرفت عواملی چــون بهبود شــفافیت، انعطافپذیــری، کاهــش هزینه و افزایش بازده از مهمترین مســائل مورد بررسی در ســلولهای خورشــیدی زمینــه پلیمری هســتند. امروزه تمایل صنایع مختلف به تولید ســلول های خورشــیدی انعطافپذیر است.

 

دانشجو: در مورد نحوه ساخت سلول‌های خورشیدی توضیح دهید
در این پژوهش، با استفاده از طراحی سوپرامولکول‌های الکترون‌دهنده الکترون‌پذیرنده، بر پایه نانولوله‌های کربنی و پلی‌تیوفن‌های مختلف، مورفولوژی لایه فعال سلول‌های خورشیدی پلیمری تا حد امکان دستکاری شد تا بازده تبدیل توان به ساده‌ترین شکل ممکن افزایش پیدا کند.

دانشجو: آیا بازده توان سلول‌های خورشیدی افزایش یافته است؟
در سلول‌های خورشیدی بر پایه نانوهیبرید‌های ساقه-برگ، بازده تبدیل توان تا هفت برابر در مقایسه با سلو‌ل‌های خورشیدی مبنا افزایش پیدا کرده است. همچنین در این ابزار فتوولتاییک، میزان بلورینگی پلیمر رسانا تا حدود ۵۸ درصد رشد یافته و مشخصه‌های فتوولتاییک نظیر جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز، ضریب پرشوندگی و بازده تبدیل توان بیشینه مقادیر را داشتند.

دانشجو: در این طرح از چه آزمون‌هایی استفاده شده است؟
گفتنی است در این طرح از آزمون‌هایی نظیر میکروسکوپ نیرویی اتمی (AFM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده شده است.

دانشجو: چه کسانی شما را در این تحقیقات یاری کردند؟
این تحقیقات، حاصل تلاش‌های پرفسور فرهنگ عباسی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی سهند تبریز، سمیه چاروقچی و سحر آقاپور- دانشجویان کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی سهند تبریز، رعنا سروری-محقق پسادکتری دانشگاه پیام نور تبریز و همکارانشان است.

دانشجو: آیا نتایج این کار در مجله‌ای منتشر شده است؟
نتایج این کار در مجله Solar Energy با ضریب تأثیر ۴/۳۷۴ (جلد ۱۷۰، سال ۲۰۱۸، صفحات ۱۳۸ تا ۱۵۰) به چاپ رسیده است.

دانشجو: چند سال در مورد سلول‌های خورشیدی پلیمری تحقیق کردید؟
حدود دوسال برروی این پروژه به شیوه‌های مختلف کارکردیم و هدف ما افزایش بازده تغییر توان بوده است که به این نتیجه تا حد زیادی رسیده ایم.

دانشجو: کار تحقیقات این پروژه را در کدام دانشگاه انجام دادید؟
بخش عمده این پژوهش در در پژوهشکده مواد پلیمری دانشگاه صنعتی سهند تبریز و بخش دیگر از این پژوهش در خارج از کشور و همچنین در دانشگاه شهید مدنی آذربایجان انجام شده است.

*ارتباط صنعت با دانشگاه می‌تواند خون تازه‌ای به رگ‌های دانشگاه وارد کند

دانشجو: ارتباط صنعت با دانشگاه چقدر در پیشرفت علم کمک می‌کند؟
ارتباط صنعت با دانشگاه می‌تواند خون تازه‌ای به رگ‌های دانشگاه وارد کند؛ اما متاسفانه در کشور ما کار‌هایی که در مرز دانش دنیا قرار دارد مانند سلول‌های خورشیدی پلیمری خیلی در اینجا طرف دار ندارد اگر بخواهیم با دنیا رقابت کنیم این دانش که ما در ایران داریم خیلی کاربردی برای دنیا ندارد و باید با علم روز پیش برویم.