برای افزایش راندمان سلولهای خورشیدی، محققان موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش ایران با استفاده از فناوری نانو، سلولهایی طراحی کردهاند که انرژی خورشیدی را به الکتریسیته با راندمان بالاتری تبدیل میکند.
در آزمایشهای انجام شده توسط محققان، از مواد اولیه در دسترس با هزینه کم استفاده شده است. این سلولهای طراحی شده در تمامی مراکزی که از انرژی برق استفاده میکنند و میتوان سلولهای خورشیدی را بکار برد، قابل استفاده هستند.
به دلیل موقعیت جغرافیایی مناسب کشور ایران، امکان تولید برق از انرژی خورشید بسیار زیاد است و میتوان ظرفیتی بالغ بر پنج هزار مگاوات بر کیلومترمربع انتظار داشت. به دلیل بهتر بودن سلولهای خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا نسبت به نسل سیلیکونی، تحقیقات بیشتری در این زمینه انجام میشود.
در مطالعات اخیر محققان موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش ایران، از موادی بهعنوان عوامل ضد تجمع در نانو ساختار دیاکسید تیتانیوم استفاده شده تا تأثیر آن بر راندمان سلولهای خورشیدی بررسی شود. بررسیها نشان میدهد که سلولهای خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا (DSSCs)، راندمان بالایی در تبدیل نور به الکتریسیته دارند، با این حال مواد رنگزای آلی مورد استفاده در آنها، از پتانسیل بالایی در تجمع بر روی بستر نانو ذرات دیاکسید تیتانیوم برخوردارند، یکی از روشهای عملی برای از بین بردن و یا کاهش تجمع مواد رنگزا، استفاده از ترکیبات ضد تجمع است.
هدف اصلی پژوهش، بهبود بخشیدن عملکرد سلول خورشیدی با مواد ضد تجمع است، زیرا که تجمع مواد رنگزای آلی بر روی بستر الکترود، انتقال الکترون را کاهش میدهد. در این پژوهش، برای جلوگیری از تجمع مواد رنگزای خمی بر پایه ایندیگوها، از ماده ضد تجمع اسید چولیک و چنو استفاده شده است.
نتایج نشان داده است که اضافه کردن عامل ضد تجمع، علاوه بر بهبود جذب مواد رنگزای آلی و کاهش تجمع آنها بر روی سطح نانو ذرات دیاکسید تیتانیوم، باعث بهبود راندمان تبدیل نور به الکتریسیته نیز میشود. دلیل این امر این است که ماده رنگزا بهعنوان تولیدکننده الکترون بر روی لایه نانو کریستال دیاکسید تیتانیوم لایه نشانی میگردد. حضور مواد ضد تجمع از تشکیل تجمعهای ناخواسته مواد رنگزا بر روی لایه نانو کریستال دیاکسید تیتانیوم جلوگیری میکند و یک تک لایه از ماده رنگزای آلی به دست میآید.