در یک پروژه تحقیقاتی مشترک میان پژوهشگران ایرانی و آکادمی علوم چین، گام مهمی در توسعه سلول‌های خورشیدی آلی با بازده بالا برداشته شده است. این طرح با عنوان «توسعه تکنولوژی سلول‌های خورشیدی آلی با کارایی بالا» توسط دکتر اصغر عسگری، متخصص فیزیک فوتونیک از دانشگاه تبریز، و با حمایت بنیاد ملی علم ایران (INSF) انجام شده است.
سلول‌های خورشیدی آلی؛ نسل نوین تبدیل انرژی
سلول‌های خورشیدی آلی طی دو دهه اخیر به‌عنوان یکی از فناوری‌های نوظهور در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر مورد توجه قرار گرفته‌اند. ویژگی‌هایی مانند هزینه پایین تولید، قابلیت ساخت در مقیاس بالا به‌صورت رول، وزن سبک، انعطاف‌پذیری مکانیکی و شفافیت نوری، این سلول‌ها را به گزینه‌ای جذاب برای کاربردهای گسترده تبدیل کرده‌اند.
با وجود این مزایا، چالش‌هایی همچون بازده پایین تبدیل انرژی، عمر محدود دستگاه‌ها و دشواری در تولید انبوه، مانع از رقابت کامل این فناوری با سلول‌های خورشیدی سیلیکونی رایج شده‌اند.
طراحی ساختارهای نوین برای افزایش بازده
در این پروژه، تمرکز اصلی بر طراحی و توسعه مواد پلیمری جدید با عملکرد بالا و هزینه پایین بوده است. تیم تحقیقاتی با بررسی دقیق ساختارهای دهنده و پذیرنده n-OS، به بهینه‌سازی فرآیند جدایش اکسایتون و انتقال حامل‌های بار پرداختند. نتیجه این تلاش‌ها دستیابی به بازده تبدیل انرژی بیش از ۱۳ درصد در مقیاس آزمایشگاهی و بیش از ۸ درصد در نمونه‌های تجاری بزرگ بوده است؛ رقمی قابل توجه در حوزه سلول‌های خورشیدی آلی.
نقش نانوذرات پلاسمونی در بهبود عملکرد
یکی از نوآوری‌های کلیدی این طرح، استفاده از نانوذرات فلزی پلاسمونی به‌ویژه نقره در لایه فعال سلول خورشیدی بود. این نانوذرات با پراکندگی نور و افزایش ضخامت مؤثر ماده، جذب نور در طول موج‌های خاص را بهینه کرده و عملکرد سلول را ارتقا داده‌اند. مطالعات نظری با بهره‌گیری از روش‌هایی مانند نظریه محیط مؤثر و تفاضل محدود در حوزه زمان، نشان‌دهنده تأثیر مثبت این ساختارها بر افزایش بازده نهایی بوده‌اند.
بررسی مورفولوژی نانومقیاس و تأثیر آن بر عملکرد
در بخش دیگری از پروژه، نقش مورفولوژی نانومقیاس محیط فعال سلول مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهایی مانند اندازه قلمرو فاز مواد بخشنده و پذیرنده، به‌عنوان عوامل کلیدی در عملکرد نهایی سلول شناسایی شدند. این تحلیل‌ها با استفاده از مدل‌های ریاضی مبتنی بر معادلات سوق-پخش انجام شد و به درک بهتر از رفتار درون‌سلولی منجر گردید.
زیرساخت‌های آزمایشگاهی و آموزش پژوهشگران
در کنار فعالیت‌های علمی، توسعه زیرساخت‌های آزمایشگاهی و آموزش مستمر پژوهشگران نیز از اهداف این پروژه بوده است. تکمیل تجهیزات، بررسی روش‌های سنتز مواد و ارائه گزارش‌های پیشرفت در ساخت نمونه‌های اولیه، بخشی از اقدامات انجام‌شده در مسیر تجاری‌سازی این فناوری محسوب می‌شود.
این دستاورد علمی نه‌تنها گامی مهم در مسیر توسعه انرژی‌های پاک در ایران است، بلکه نشان‌دهنده ظرفیت بالای همکاری‌های بین‌المللی در پیشبرد فناوری‌های نوین و دستیابی به راه‌حل‌های پایدار برای چالش‌های جهانی انرژی است.
پایگاه خبری مجتمع نوآوری فرداد
