افزایش کارایی پیل ‌خورشیدی با الکترود شفاف گرافنی

به گزارش "برق نیوز"، اکسید قلع ایندیوم یک فیلم شفاف رسانای الکتریکی است که در حال حاضر بعنوان الکترود شفاف، در ساخت ادوات الکترونیکی نظیر نمایشگرهای لمسی و پنل‌های خورشیدی استفاده می‌شود. این ماده شکننده بوده و قیمت آن به دلیل محدود بودن منابع طبیعی در حال افزایش است. مدت‌هاست که یافتن جایگزینی مناسب برای این الکترود شفاف به عنوان چالشی بزرگ برای محققان بوده است.

به نوشته سایت نانو،‌ یافته‌های اخیر محققان سنگاپوری در موسسه آاستار نشان می‌دهد که گرافن می‌تواند به‌ عنوان جایگزینی برای اکسید قلع ایندیوم باشد. این گروه تحقیقاتی با استفاده از ورق گرافنی، الکترود شفافی ساختند و از آن در تولید پیل خورشیدی استفاده کردند؛ نتایج نشان داد که عملکرد الکترود شفاف گرافنی بسیار بیشتر از الکترود اکسید قلع ایندیوم است، در واقع این الکترود جدید، نور بیشتری نسبت به الکترود قلع ایندیوم جذب می‌کند.

نوری که از خورشید به زمین می‌رسد، دارای طول موج‌های مختلفی بوده و حاوی مقادیر بسیار زیادی انرژی است. برای بالا بردن کارایی پیل‌های خورشیدی، الکترود شفاف باید مقاومت اندکی داشته باشد تا نور به راحتی از آن عبور کرده و جذب صفحات پیل خورشیدی شود.

این گروه نشان دادند که الکترود گرافنی که با روش رسوب شیمیایی از فاز بخار ساخته شده مقاومتی 4 برابر ورق 100 نانومتری اکسید قلع ایندیوم دارد. با این حال با افزایش لایه‌های گرافنی، مقاومت آن کاهش یافته و از سوی دیگر مقادیر بیشتری از نور را جذب می‌کند.

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که چهار لایه گرافن می‌تواند عملکردی برابر با الکترود شفاف قلع ایندیوم داشته باشد. با این حال در مجموع الکترود گرافنی بهتر از الکترود اکسید قلع ایندیوم است زیرا الکترود گرافنی اجازه عبور 97 درصد از نور خورشید را داده که این کار موجب رسیدن نور بیشتری به سلول‌های خورشیدی می‌شود، این درحالی است که الکترود اکسید قلع ایندیوم تمایل به بلوک کردن بخشی از طول موج خورشید را دارد. برای مثال الکترود شفاف گرافنی چهار لایه می‌تواند پرتوهای مادون قرمز بیشتری نسبت به الکترود اکسید قلع ایندیوم از خود عبور دهد.

این گروه نشان دادند که پیل خورشیدی ساخته شده از الکترود چهار لایه گرافنی 93 درصد انرژی بیشتری نسبت به پیل دارای اکسید قلع ایندیوم تولید می‌کند.