ساخت و مقایسه دو نمونه آزمایشگاهی از سلول های خورشیدی ترکیبی حساس شده توسط نقاط کوانتومی مختلف

همزمان با پیشرفت فناوری و اقتصاد در دنیا، تقاضای انرژی به¬طور فزاینده¬ای در سال¬های اخیر افزایش یافته است. سلول¬های فوتوولتاییک بیش از نیم قرن است که مورد استفاده قرار گرفته¬اند و مستقیماً انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می¬کنند. سلول¬های خورشیدی حساس¬شده از سلول¬های فوتوولتاییک نسل سوم به¬شمار می¬آیند که به علت سهولت ساخت و کارایی مناسب مورد توجه قرار گرفته¬اند. فوتوالکترود این سلول¬ها از یک نوع نیمرسانای نانوساختار متخلخل که با یک لایه حساس¬کننده (در این¬جا نقاط کوانتومی) پوشیده شده تشکیل شده است. نقاط کوانتومی نیمرسانا، نانوکریستال¬های صفر بعدی هستند و به¬نظر می¬رسد به¬علت مزایایشان مانند ضریب خاموشی مولی بالا، قابلیت تنظیم گاف انرژی، تولید اکسایتون چند¬گانه و..... جایگزین مناسبی برای رنگ¬دانه در سلول¬های خورشیدی حساس¬شده ¬باشد. در این رساله اثر کاربرد دو نوع متفاوت از حساس¬کننده نقاط کوانتومی در سلول (cds, cdte, pbs) نسبت به سلول¬هایی که تنها شامل یک نوع حساس¬کننده بودند و اثر ترتیب کاربرد آن¬ها مورد بررسی قرارگرفت که به¬دلیل ناسازگاری شیمیایی سولفید سرب با پلی¬سولفید، نخست لایه سولفید سرب و سپس لایه سولفید کادمیوم قرار داده شد تا الکترولیت مستقیماً با سولفید سرب در تماس نباشد و تعداد سیکل¬های سیلار بهینه مشخص شد. با توجه به نتایج به¬دست¬آمده دیده می¬شود که سلول¬های خورشیدی حساس¬شده با نقاط کوانتومی cdte/cds در مقایسه با سلول حساس-شده با نقاط کوانتومی pbs/cds ، بازده¬های تبدیلی پایین¬تری را نشان می¬دهند. این می¬تواند از این موضوع ناشی شود که نقاط کوانتومی pbs به روش مستقیم سیلار رسوب¬گذاری شده و نسبت به نقاط کوانتومی cdte که به روش جذب مستقیم لایه¬نشانی شده، تزریق الکترون بالا و پوشش بهتری را نتیجه می¬دهد. همچنین از میان دو الکترولیت موجود یدید و پلی¬سولفید، الکترولیت یدید به¬علت ایجاد خوردگی نقاط کوانتومی و کاهش عملکرد سلول کنار گذاشته شد. برای این سلول، مواد مختلفی به¬عنوان کاتالیزور در الکترود مقابل مورد آزمایش قرار گرفت و اثر کاتالیستی آن¬ها بررسی شد، در نهایت کاتد سولفید کبالت به¬عنوان کاتد بهینه انتخاب شد.