English
دومین همایش آموزش الکتروشیمی

مشاهده خبر

سلولهای خورشیدی

سلول هاي خورشيدي ابزارهايي هستند كه انرژي خورشيدي را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند. اين تبديل مستقيم يا غير مستقيم بوده كه در آن انرژي خورشيدي ابتدا به حرارت يا انرژي شيميايي و سپس به انرژي الكتريكي تبديل مي شود. به پديده تبديل مستقيم انرژي خورشيدي به الكتريسته ، پديده فوتوولتاييك گفته مي شود. اين تبديل يا مستقيماً صورت مي گيرد( فوتو ولتاييك) يا بصورت غير مستقيم، ابتدا به حرارت ( اثرفوتوترمال ) يا انرژي شيميايي ( اثر فوتو شيميايي ) و سپس به انرژي الكتريكي تبديل مي شود. معمول ترين نوع سلول هاي خورشيدي براساس اثر فوتوولتاييك (PV) است كه در آن نور خورشيد به يك صفحه نيمه هادي دو لايه برخورد مي كند و يك اختلاف پتانسيل بين لايه ها ايجاد مي شود. اين ولتاژ مي‌تواند در يك مدار خارجي، جريان ايجاد كند و كار انجام دهد.

اساس تمام سلول هاي خورشيدي، نيمه هاديها هستند . اينها مي توانند در صورت رسيدن انرژي كافي به اتم با آزاد سازي الكترون، جريان الكتريكي، ايجاد كنند. به زبان فيزيكي، الكترون به لايه Conduction مي رود. مشكل اينجاست كه اين پديده فقط با برخي طول موج ها ايجاد مي شود چون ذرات نور( فوتونها ) بايد يك حداقل انرژي ( براي برانگيختن الكترونها ) داشته باشند. فوتون هاي نور آبي پر انرژي تر از فوتون هاي نور قرمز هستند. از سوي ديگر، اگر انرژي فوتون بيشتر از ميزان انرژي لازم براي برانگيختن يك مولكول يا نيمه هادي باشد ، منجر به يك خلا مي شود . اين دو پديده باعث مي شود كه %70 انرژي خورشيدي بدون مصرف باقي بماند.

از دهه 1970 تلاشها در جهت ساخت سل هاي خورشيدي بهتر بر اين اساس ، آغاز شده است . در اين روش از يك لايه از مولكول هاي ذرات رنگي كه جاذب نور هستند استفاده مي شود اين لايه ذرات در تماس مستقيم با نيمه هاديها قرار مي گيرند. با تحريك ذرات رنگي ، يك الكترون از دست مي دهد و باعث تحريك الكترون نيمه ها دي و رفتن الكترون به باند conduction مي شود و اين بدين معناست كه ديگر نيازي به تكيه بر جذب نور توسط خود نيمه هادي،‌ نيست.

در میان سلول­های خورشیدی که امروزه مورد توجه قرار گرفته، انواع نانوساختار آن به تازگی بیش از سایر انواع دیگر سلول­های خورشیدی، مورد توجه هستند. با توجه به نیاز به بازده بالاتر و قیمت پایین تر سلول های خورشیدی، امروزه بسیاری از محققان بر این باورند که استفاده از تکنولوژی نانو می تواند پیشرفت چشمگیری در استفاده از سلول های خورشیدی ایجاد نماید.

سلول خورشیدی حساس به رنگ (DSSC) از دسته­ سلول­ های لایه نازک به شمار می­ آید و تنها مدلی از تکنولوژی نسل سوم سلول­های خورشیدی است که تاکنون به مرحله تجاری رسیده است. ساختار این سلول ها شامل نیم­رسانایی است که بین یک آند حساس به نور و یک الکترولیت قرار گرفته است (سیستم فوتوالکتروشیمیایی) . این سلول اولین بار در سال 1991 توسط مایکل گرتزل و برایان اورگان در دانشگاه صنعتی فدرال لوزان طراحی شد و از آنجا که از مواد کم هزینه ساخته می ­شود و ساختار پیچیده­ای ندارد بسیار مورد توجه قرار گرفت. سلول خورشیدی حساس به رنگ می­ تواند به صورت صفحات انعطاف پذیری طراحی شود، از نظر مکانیکی ساختار محکمی دارد و نیاز به محافظت در برابر ضربات کوچک ندارد. علاوه بر این به­ دلیل نوع عملکردش در هوای ابری و نور غیر مستقیم خورشید نیز قادر به کار می ­باشد.

در سلول خورشیدی حساس به رنگ دو فرآیندی که در پیل­ های قدیمی سیلیکونی توسط سیلیکون انجام می ­شد تفکیک شده ­اند. در پیل­ های قدیمی سیلیکون هم به عنوان منبع فوتوالکترون به کار می ­رود و هم میدان الکتریکی لازم برای جداسازی بارها و ایجاد جریان را تولید می­ کند. در سلول خورشیدی حساس به رنگ نیم­رسانا تنها برای انتقال بار به کار می­ رود و فوتوالکترونها به وسیله ­ی یک ماده ­ی رنگی حساس به نور فراهم می ­شوند. مولکولهای ماده­ ی رنگی بسیار کوچک هستند. برای جذب میزان قابل توجهی از نور خورشید از ماده ه­ای دیگر به عنوان پایه برای نگه داشتن تعداد زیادی از مولکول های ماده رنگی در یک ساختار سه­ بعدی استفاده می­ شود. معمولاً ماده نیم­رسانا این نقش را نیز ایفا می ­کند.

سلول خورشیدی حساس به رنگ که توسط گرتزل طراحی شد شامل یک آند شفاف از جنس F:SnO2 است که بر روی شیشه لایه­ نشانی شده است. در پشت این صفحه لایه نازکی از دی­ اکسید تیتانیوم (TiO2 ) بسیار متخلخل با مساحت سطح موثر زیاد قرار دارد. سپس با فرو بردن این صفحه در داخل ترکیب رنگی روتینیم پولیپیریدین حساس به نور و یک حلال، لایه نازکی از ماده رنگی با پیوند کووالانسی بر روی سطح TiO2 می­ نشیند. سطح پشتی سلول نیز از الکترولیت یدید که بر روی صفحه­ ای رسانا معمولاً از جنس پلاتین قرار گرفته، تهیه شده و به بخش جلویی متصل می­ شود. این سلول گرچه از مواد پیشرفته ساخت شده است ولی طراحی آن بسیار ساده و کم­ هزینه است.

تعداد بازدید : 255
تاریخ انتشار: 1394/09/14 - 10:12
پیوند ها

محورها
Skip Navigation Links.
Collapse دسته بندیدسته بندی
Expand محور عمومیمحور عمومی
محیط زیست، الکتروشیمی سبز و آموزش الکتروشیمی
آموزش الکتروشیمی و اقتصاد مواد و انرژی
بازدیدهای علمی، کارورزی و آموزش الکتروشیمی
فرآیندهای الکتروشیمیایی و زندگی روزانه
بهداشت، تندرستی و آموزش الکتروشیمی
تلفن های هوشمند، شبکه جهانی وب و آموزش الکتروشیمی از راه دور
نقد جایگاه الکتروشیمی در برنامه های درسی و آینده پژوهشی در آموزش الکتروشیمی
موضوع های مورد نیاز و قابل طرح الکتروشیمی در کتاب های درسی آینده
شیوه های تازه و نوآورانه ی ارایه مفاهیم الکتروشیمی در کلاس و کتاب درسی
چگونگی ایجاد و رفع کج فهمی ها در مبحث الکتروشیمی
طراحی و ساخت ابزار تعاملی ساده برای تدریس الکتروشیمی
الکتروشیمی برای کودکان
طراحی فعالیت، نمایش و آزمایش ساده برای تدریس الکتروشیمی
اطلاعات همایش
  آدرس دبیرخانه: تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم، دفتر انجمن الکتروشیمی ایران   شماره تماس: 82884713-021     پست الکترونیکی: iranecs@gmail.com     نمابر:  
كليه حقوق وب سایت برای دومین همایش آموزش الکتروشیمی محفوظ است.
adak-co.ir