برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۴/۰۲ تا ۱۳۹۷/۰۴/۰۸

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۶۶,۵۷۷
  • بازدید این ماه ۲۳
  • بازدید امروز ۹
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۳۳۴
  • قبول شدگان ۲۶۳
  • شرکت کنندگان یکتا ۱۵۹
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۷۰
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

پیشرفته 1

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

سلول‌های خورشیدی پلیمری

پلیمرهای مزدوج (Conjugated Polymers) اخیرا به‌دلیل قابلیت‌های کاربردیشان در ابزارهای الکترونیکی انعطاف‌پذیر از قبیل دیودهای نشر نور (LEDs)، سلول‌های خورشیدی پلیمری و ترانزیستورهای لایه نازک آلی و همچنین فراوری در محلول و قیمت ارزان آنها مورد توجه ویژه قرارگرفته‌اند. ضخامت لایه فعال در سلول‌های خورشیدی آلی پلیمری 100nm می‌باشد که این مقدار تقریبا 1000 مرتبه نازک‌تر از سلول‌های خورشیدی سیلیکون کریستالی و 10 مرتبه نازک‌تر از فیلم‌های معدنی است. با این‌حال این نوع از سلول‌های خورشیدی در مقایسه با سلول‌های معدنی کارایی 2 تا 3 مرتبه کمتری را دارا می‌باشد. به همین دلیل، جهت افزایش و بهبود قابلیت این سلول‌های پلیمری تاکنون مواد نیمه‌هادی بسیاری تهیه شده‌اند اما دانشمندان برای ساخت ماده ایده‌آل در این زمینه تلاش گسترده‌ای را دنبال می‌کنند.
1- مقدمه
در منابع مختلف انواع گوناگونی از تقسیم‌بندی‌ها در زمینه سلول‌های خورشیدی دیده می‌شود. سلول‌های خورشیدی را از نظر فناوری ساخت می‌توان به سه دسته تقسیم کرد، که سلول‌های خورشیدی آلی یکی از این موارد است [1]. دراین قسمت سلول‌های خورشیدی برپایه مواد آلی که جز نسل سوم سلول‌های خورشیدی هستند مورد بررسی قرار می‌گیرد.

1-1- سلول‌های خورشیدی بر پایه نیمه‌رساناهای آلی
جدیدترین گروه سلول‌های خورشیدی شامل مولکول‌های کوچک، اجزاء پلیمری و هیبرید آلی/معدنی می‌باشند. با وجود مقدار کارایی کم بدست آمده (% 5.15 = ηe)(ηe: Energy Conversion Efficiency) و مشکلات پایداری، این نوع از سلول‌های خورشیدی مزیت‌های متعددی از قبیل فراوری آسان، انعطاف‌پذیری، سبک وزنی و هزینه ساخت کم را دارا می‌باشند [2].

1-2- نمونه‌هایی از سلول‌های خورشیدی مبتنی بر مواد آلی
انواعی از سلول‌های خورشیدی مبتنی بر مواد آلی شامل:
• سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ
• سلول‌های خورشیدی پلیمری
• سلول‌های خورشیدی مبتنی بر بلورهای مایع (Liquid Crystals) می‌باشند (شکل1).

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل1- (الف) شمای سلول خورشیدی حساس شده با رنگ، (ب) ساختار ایده‌آل ابزار خورشیدی پایه بلور مایع

1-2-1 – سلول‌های خورشیدی پلیمری
از ویژگی‌های بارز سلول‌های خورشیدی می‌توان به مواردی مانند: هزینه کم، وزن سبک و ساخت راحت اشاره نمود. اما آنچه بر اهمیت آنها می‌افزاید، قابلیت حل شدن مواد مورد استفاده در حلال‌های آلی می‌باشد که تهیه سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیری را امکان‌پذیر می‌سازد.

1-3- مقایسه سلول‌های فتوولتاییک آلی و معدنی
فنآوری فتوولتاییک باید پایدار، کارا و کم هزینه باشد. فتوولتاییک سیلیکون بلوری خیلی پایدار و طول عمر موثر تخمینی بالغ بر 25 سال و کارایی تبدیل انرژی 20% را دارد. با این حال فتوولتاییک پلیمری در این زمینه ارزش و قابلیت خود را در مقایسه با سلول‌‏های سیلیکونی به خوبی نشان داده و در جایی که فن‏اوری فتوولتاییک معدنی عملکرد موفقی به همراه نداشته است (مانند: هزینه، سازگاری با محیط زیست و تهیه‏ سخت) به عنوان فناوری مکمل مناسب برای سلول‌های خورشیدی سیلیکونی مورد استفاده قرار می ‌گیرد. این در حالی است که سلول‌های فتوولتاییک آلی پایداری و بازده کمی را از خود نشان می‏‌دهند (جدول 1) [3].

جدول1- مقایسه سلول‌های فتوولتاییک آلی و معدنی [3]
filereader.php?p1=main_270e33da79c5156c1

2- اجزاء سلول‌های خورشیدی آلی
اجزاء معمول تشکیل‌دهنده سلول‌های خورشیدی آلی درشکل زیر آمده است (شکل2) :
1) شیشه
2) ماده شفاف رسانا مثل (Indium-Tin Oxide, ITO)
3) پلیمر شفاف هادی مثل PEDOT:PSS
4) لایه فعال
5) لایه متصل‌کننده
6) فلز

filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل 2- اجزای سلول‌های خورشیدی آلی [4]

پلیمرهای مزدوج زیادی به عنوان ماده فعال برای سلول‌های خورشیدی مورد امتحان قرار گرفتند. اما رایج‌ترین پلیمرهای مزدوج آلی عبارتند از: پلی (3- هگزیل تیوفن) (P3HT)، پلی ‏(۳-متوکسی- ۵- (2-اتیل ‏هگزیل اکسی)-1و4- فنیلن وینیلن) (MEH-PPV) و پلی‏ (2-متوکسی-۵-‏(3و7- دی متیل اکتیل اکسی)-1و4 فنیلن وینیلن) (MDMO-PPV) که دارای یک هسته پلی فنیلن وینیلن (PPV) مزدوج هستند (شکل3). PPV به تنهایی ماده نامحلولی است و افزایش گروه‌های آلکیل یا آلکوکسی روی حلقه فنیلن در MDMO-PPV وMEH-PPV این مواد را فرایندپذیر و محلول در بعضی از حلال‌های آلی از قبیل کلروفرم، کلروبنزن یا ۱و ۲-دی کلروبنزن می‌کند [3].

filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل3- پلیمرهای مزدوج رایج به کار رفته در سلول‌های خورشیدی

مواد پلی تیوفنی دیگر که به طور وسیعی در سلول‌های خورشیدی آلی استفاده می‌شوند شامل PEDOT:PSS یا پلی (۳و ۴-اتیلن دی اکسی تیوفن) (پلی استیرن سولفونات) است. یک لایه نازک از PEDOT:PSS معمولا به عنوان مواد هادی حفره به طور مستقیم بالای الکترود (Indium Tin Oxide, ITO) به کار برده می‌شود [3]. نمونه‌‏هایی از پلی تیوفن‌ها که در سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شوند در شکل 4 نمایش داده شده است.

filereader.php?p1=main_a87ff679a2f3e71d9
شکل4- مواد پلی تیوفنی به کار رفته در سلول‌های خورشیدی

2-1 - پلیمرهای هادی
ایده استفاده از پلیمرها به جهت خواص رسانایی الکتریکی‌شان در سال ۱۹۷۷ با یافته هیگر(Hegger)، مک دی آرمید (Mcdiarmid) و شیراکاوا (Shirakawa) با کشف اینکه پلی استیلن ترانس دوپ شده (Dopped) (دوپنت‌‏های اکسیداسیونی پذیرنده الکترون یا دهنده الکترون هستند که به پلیمر افزوده شده و باعث رسانا شدن آنها می‌شوند)، رسانایی فلزی از خود نشان می‌دهد پدیدار شد [5]. از آن موقع به بعد پلیمرهای رسانا به عنوان مواد جدیدی که خواص الکتریکی فلزات یا نیمه‌رساناها را با حفظ کردن خواص سودمند پلیمر نشان می‌دهند، معرفی شدند (شکل5).

filereader.php?p1=main_e4da3b7fbbce2345d
شکل5- نمونه‌هایی از نیمه‌رساناهای آلی استفاده شده در سلول‌های خورشیدی پلیمری [14]

مطالعات اخیر مشخص کرد که بزرگی گاف انرژی و موقعیت لبه‌های نوار رسانش و والانس فاکتورهای مهمی در کنترل خواص رسانایی پلیمر دارد.

2-1-1- تئوری نوار (Band theory)
پلیمرهای رسانا از نظرمیزان رسانایی‌شان در دسته نیمه‌رساناها قرار می‌گیرند. بر طبق تئوری نوار، یک فلز دارای گاف انرژی صفر است چون نوار رسانش و ظرفیت با هم همپوشانی کرده و یک نوار تشکیل می‌دهند و حرکت حامل‌های بار (الکترون‌ها) به‌طور آزادانه در نوارهای جزئی پرشده منجر به رسانایی فلز می‌شود. از سوی دیگر انتقال الکترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش به خاطر گاف انرژی بالا، برای عایق‌ها امکان‌پذیر نمی‌باشد. در یک نیمه‌رسانا یک نوار ظرفیت پر شده و یک نوار رسانش خالی بوسیله گاف انرژی از هم جدا می‌شوند که در آنجا سطوح انرژی وجود ندارند. نوار رسانش نیمه‌رساناها به میزان کمی بوسیله الکترون‌های تحریک شده از طریق گرمایی یا فتوشیمیایی در دمای محیط اشغال می‌شود و این برانگیختگی حامل‌های بار، برای جریان بار الکتریکی در نیمه‌رساناها دردسترس خواهد بود (شکل6)[5].

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل6- مقایسه گاف انرژی بین عایق‌ها، نیمه‌رساناها و فلزات [6]

2-1-2- پلیمرهای گاف کوچک
گاف انرژی پلیمر (Eg) که تفاوت انرژی بین (LUMO=Lowest Unoccupied Molecular Orbital) و (Highest Occupied Molecular Orbital HOMO) است توسط عوامل متفاوتی کنترل می‌شود. پلیمرهای با گاف کوچک، پلیمرهایی تعریف می‌شوند که جذب نور با طول موج بالای 600nm را داشته باشند. پلیمرهای تجاری استفاده شده در فتوولتاییک آلی از قبیل MEH-PPV دارای جذبی است که تا طول موج 550nm قابل گسترش است و P3HT که به‌طور معمول استفاده می‌شود دارای جذبی است که تا 650nm گسترش می‌یابد. اگر از یک پلیمر با گاف انرژی پایین استفاده شود این عدم تطابق طیفی تقلیل می‌یابد که نشان از هم‌پوشانی بهتر با طیف نشری خورشید دارد. به منظور بدست آوردن سلول خورشیدی با کارایی بالا یافتن مواد دهنده که محدوده جذب نوری و هم‌پوشانی بهتر با نور خورشید دارند (دارای گاف انرژی پایین) ضروری می‌باشد. گاف انرژی می‌تواند عملا برای تعیین انرژی که می‌توان از سلول بدست آورد، استفاده شود [3].

2-1-3- طراحی پلیمرهای با گاف انرژی کوچک
همانطورکه گفته شد فاکتورهای متعددی روی گاف انرژی پلیمرها موثر است، برای مثال: طول مزدوج شدگی، تناوب طول پیوند، انتقال بار درون زنجیری، برهمکنش‌های بین مولکولی، آروماتیسیته (Aromaticity)، و استخلاف‌ها. یک ادغام از بخش‌های غنی از الکترون (دهنده) و دارای کمبود الکترون (گیرنده) در زنجیر پلیمر، روش خیلی موفق جهت سنتز پلیمرهای با گاف انرژی پایین می‌باشد. این تناوب در زنجیر اصلی پلیمر منجر به انتقال بار درون ملکولی (ICT= Intra Molecular Charge Transport) از دهنده به گیرنده شده و نوار جذبی در انرژی کمتر را منجر می‌شود. منطق پشت مفهوم دهنده- گیرنده-دهنده این است که HOMO بالای دهنده و LUMO پایین گیرنده در پلیمر حاصل، ادغام می‌شوند و بنابراین در ساختار الکترونیکی پلیمر خصلت پیوند دوگانه افزایش و منجر به گسترش نوارهای رسانش و هدایت و القاء گاف انرژی پایین می‌شوند [6].

3- رسانایی در مواد آلی  π - مزدوج
مکانیسم رسانایی در پلیمرهای مزدوج بر پایه وجود حامل‌های بار مثبت یا منفی وحرکت این حامل‌های بار در طول زنجیر اصلی زنجیر پلیمر است. حامل‌های بار مثبت یا منفی از طریق فرایند اکسیداسیون یا کاهش در زنجیر اصلی پلیمرایجاد می‌شوند.

4- مواد گیرنده – (ACCEPTOR)
گیرنده  یا پذیرنده‌های الکترون (Acceptors) می‌توانند پلیمر یا مولکولی کوچک باشند (شکل7). مواد گیرنده الکترون با الکترونخواهی بالا (Electron Affinity) شامل C60 ومشتقات محلول آن می‌باشند. فولرن‌ها به‌دلیل الکترونخواهی بالا و توانایی انتقال کارای بار، گیرنده‌های پرکاربردی هستند و در واقع بهترین گیرنده‌های الکترونی که تاکنون شناخته شده‌اند، می‌باشند. مشتقات فولرن با حلالیت خوب برای این منظور استفاده می‌شوند و PCBM یک مشتق متانوفولرن با حلالیت بالاست ((۶و۶)- ( فنیل-C61- بوتریک اسید متیل استر). همچنین قابل ذکر است که افزایش گیرندگی الکترون در فولرن، بهبود بیشتری را در کارایی ابزار حاصل می‌کند.

filereader.php?p1=main_8f14e45fceea167a5
شکل7- تعدادی از گیرنده‌های رایج (الف) گیرنده پلیمری، (ب) گیرنده مولکولی کوچک [7]

5- انواع معماری‌ها (اتصالات) در سلول‌های خورشیدی آلی
5- 1- سلول‌های فتوولتاییک آلی تک لایه

سلول‌های فتوولتاییک تک لایه ساده‌ترین صورت را در بین سلول‌های فتوولتاییک مختلف دارند. این سلول‌ها با ساندویچ کردن یک لایه از مواد فتوالکترونیکی آلی بین دو رسانای فلزی که معمولا یک لایه از ایندیم- قلع اکسید (ITO) با تابع کار بالا با یک لایه از فلزات با تابع کار پایین مانند Ca ،Mg،Al است، ساخته می‌شوند (شکل8). تفاوت تابع کار بین دو رسانا، یک میدان الکتریکی را در لایه آلی راه‌اندازی می‌کند. موقعی که یک لایه آلی، نور را جذب می‌کند، الکترون‌ها به اوربیتال LUMO برانگیخته شده، و تشکیل اکسایتون (Exciton)- (مترادف حفره-الکترون) می‌کنند. میدان الکتریکی مسئول جدایی پیوندهای الکتروستاتیک اکسایتون‌ها بوده که منجربه کشیدن الکترون به سمت الکترود مثبت و حفره‌ها به سمت الکترود منفی می‌شود که جریان و ولتاژ حاصل شده از این فرایند می‌تواند جهت انجام کار استفاده شود [8].

5- 2 - سلول‌های فتوولتاییک آلی دولایه
این نوع از سلول‌های خورشیدی فتوولتاییک شامل دو لایه متفاوت بین الکترودهای هادی می‌باشند (شکل8). این دو لایه از مواد دارای الکترونخواهی و انرژی یونیزاسیون متفاوت می‌باشند و بنابرین نیروی الکتروستاتیکی در سطح مشترک بین دو لایه ایجاد می‌شود و بنابراین این میدان‌های الکتریکی محلی هر چه بزرگتر باشند، امکان گسست اکسایتون‌ها را نسبت به سلول‌های فتوولتاییک تک لایه فراهم می‌کنند. لایه با الکترونخواهی و پتانسیل یونیزاسیون بالا به‌عنوان گیرنده الکترون و لایه دیگر دهنده الکترون می‌باشد. این ساختار به اتصالات نامتقارن دهنده- گیرنده مسطح نیز معروف است. یک لایه پلیمری، به ضخامت حد اقل 100nm جهت جذب نور کافی نیاز است و در چنین ضخامت بزرگی فقط بخش کمی از اکسیتون‌ها می‌توانند به سطح مشترک دو لایه برسند [9]. برای رفع این مشکل نوع جدیدی از سلول‌های فتوولتاییک با اتصالات نامتقارن طراحی شدند که به سلول‌های فتوولتاییک با اتصالات نامتقارن پخش شده (توده) موسومند.

5- 3 -سلول‌های فتوولتاییک با اتصالات ناهمگن توده‏‌ای
در این نوع سلول‌ها، الکترون گیرنده و الکترون دهنده با هم مخلوط شده و تشکیل یک آلیاژ می‌دهند (شکل8). اگر اندازه طول جدایی فاز مشابه طول نفوذ اکسایتون (100nm) باشدف بیشترین مقدار اکسایتون‌های تولید شده امکان رسیدن به سطح مشترک را دارند که به این ترتیب اکسایتون‌ها به‌طور کارایی گسست می‌یابند والکترون‌ها به طرف ناحیه گیرنده الکترون حرکت کرده و سپس در الکترود مربوطه انباشته می‌شوند و حفره‌ها در مسیر مخالف کشیده شده و در الکترود مقابل جمع می‌شوند. این نوع پیکربندی باعث افزایش مساحت بین سطحی فاز دهنده و گیرنده و در نتیجه منجر به بهبود کارایی سلول فتوولتاییک می‌شود [10].

filereader.php?p1=main_c9f0f895fb98ab915
شکل8- (الف) اجزاءتشکیل دهنده سلول‌های خورشیدی، (ب) دو لایه‌ای، (ج) اتصالات ناهمگن توده ‌ای [7].

6- انواع سلول‌های خورشیدی بر پایه لایه‌های با اتصالات ناهمگن
1-6- سلول‌های خورشیدی بر پایه پلیمر/ PCBM

یکی از روش‌های بدست آوردن جدایی کارای بار در جاذب نور پلیمری، مخلوط کردن آنها با گیرنده‌های مناسب است. یکی از امید بخش‌ترین وکاراترین ابزارها که بیشترین مطالعات تاکنون روی آن صورت گرفته، برپایه روش اتصالات ناهمگن توده‏‌ای، آمیزه ‌های مواد کامپوزیت پلیمر/فولرین است که در آن نیمه‌رساناهای پلیمری به عنوان دهنده و فولرن (مشتقات C60) به عنوان گیرنده می‏‌باشند و در آن مولکول‏‌های فولرن در یک پلیمر با یک حلال واسطه پخش می‏‌شود و به تبادل الکترون برای تولید الکتریسیته می‌پردازند. سپس فیلم فعال نوری نازک بین دو الکترود با تابع کارهای نامساوی قرار می‌گیرد. همانطور که گفته شد اتصالات ناهمگن توده ‌ای پلیمرمزدوج-PCBM در حال حاضر بهترین سلول PV بر پایه پلیمرمزدوج می‌باشد (شکل9)[11].

filereader.php?p1=main_45c48cce2e2d7fbde
شکل9- پلیمرمزدوج-PCBM

2-6- سلول‌های خورشیدی برمبنای پلیمر/پلیمر
سلول‌های خورشیدی با اتصالات ناهمگن توده‌‏ای، پلیمر/ پلیمر دارای بازده‌های به‌طور قابل ملاحظه کم هستند و کمتر مورد توجه قرار گرفته شده‌اند، اگرچه پتانسیل کاربری در سیستم‌های فتوولتاییک بزرگ مقیاس وارزان را دارند. اتصالات ناهمگن توده‌‏ای دو پلیمر مزدوج دارای مزیت‌های متعددی است. در یک مخلوط پلیمر مزدوج هر دو جزء ضریب جذب نوری بالایی را نشان می‌دهند و بخش‌های مکمل طیف خورشیدی را پوشش می‌دهند و به‌طور نسبی تنظیم و سازگار کردن وبهینه‌سازی هر کدام از اجزاء آسان است (شکل10) [11].

filereader.php?p1=main_d3d9446802a442597
شکل10- ساختار پلیمرهای آلی به کار رفته در سلول‌های خورشیدی

3-6- سلول‌های خورشیدی بر پایه پلیمرهای دهنده- گیرنده (دو کابلی)
اتصال شیمیایی بخش‌های گیرنده الکترون به‌طور مستقیم به زنجیره اصلی پلیمر دهنده از جدایی فاز جلوگیری می‌کند (شکل11). الکترون‌هایی که بوسیله انتقالات تحریک شده ایجاد می‌شوند بوسیله جهیدن بین بخش‌های گیرنده آویزان، انتقال یافته و به حفره باقیمانده در زنجیره پلیمر اجازه انتقال بار مثبت را می‌دهند [11].

filereader.php?p1=main_6512bd43d9caa6e02
شکل11- شماتیک پلیمرهای دوکابلی [15].

کارایی چنین ابزارهایی کم است و این احتمالا بدلیل بازترکیبی سریع یا انتقال بار بین زنجیری غیرکارای آن باشد.

4-6- سلول‌های خورشیدی هیبریدی
یک سلول خورشیدی هیبریدی شامل ادغام دو ماده نیمه‌رسانای آلی و معدنی است. در واقع ادغامی از خواص منحصر به‌فرد نیمه‌رساناهای معدنی با خواص فیلم ساختی پلیمرهای مزدوج می‌باشد که شامل مواد آلی یا پلیمرهای مزدوج که نور را جذب و به عنوان الکترون دهنده و انتقال دهنده حفره عمل می‌کنند و مواد معدنی که در این نوع سلول‌ها به‌عنوان الکترون گیرنده  و انتقال دهنده الکترون‌ها استفاده می‌شوند. راهکار موثر برای ساخت سلول‌های خورشیدی هیبریدی استفاده از مخلوط‌هایی از نانوذره‌ها با پلیمرهای نیمه‌رسانا به‌صورت اتصالات ناهمگن توده‌ای است [11].

7- نحوه عملکرد سلول‌های خورشیدی پلیمری
فرایند تبدیل نور به الکتریسیته بوسیله سلول خورشیدی آلی به‌طور شماتیک به صورت مراحل زیر توصیف می‌شود:
1) جذب فتون (Photon) که منجر به یک حالت نور تحریکی می‌شود.
2) تولید یک جفت حفره -الکترون (اکسایتون).
3) جدایی بار با نفوذ اکسایتون به ناحیه‌هایی که در آنجا تفکیک می‌شود.
4) انتقال بار از درون نیمه‌هادی  به الکترودهای مربوطه (شکل12) [12].
به‌دلیل گاف انرژی بالا در مواد آلی فقط بخش کوچکی از نور خورشیدی تابش شده جذب می‌شود. طول نفوذ اکسایتون باید از نظر بزرگی هم‌اندازه با طول جدایی فاز دهنده- گیرنده باشد. در غیر این‌صورت متلاشی شدن اکسایتون‌ها از طریق مسیرهای تابشی یا غیرتابشی قبل از رسیدن به سطح مشترک اتفاق می‌افتد. طول نفوذ اکسایتون‌ها در نیمه‌رساناهای آلی و پلیمرها معمولا حدود 10 تا 20 نانومتر است. مخلوط کردن پلیمرهای مزدوج با الکترون گیرنده‌هایی مانند فولرن‌ها یک روش خیلی کارا جهت شکافت اکسیتون‌های نور تحریکی به حامل‌های بار آزاد است. مطالعات نور فیزیکی نشان داده است که انتقال بار نور تحریکی در چنین مخلوط‌هایی خیلی سریع‌تر از فرایندهای آسایشی رقیب خواهد بود [13].

filereader.php?p1=main_c20ad4d76fe97759a
شکل12- مکانیسم کار، برای سلول خورشیدی پلیمری با اتصالات نامتقارن دهنده –گیرنده [7].

filereader.php?p1=main_c51ce410c124a10e0
شکل13- مکانیسم انتقال الکترن و حفره [16].

8- نتیجه گیری
از بین انواع متفاوت سلول‌های خورشیدی، سلول‌های خورشیدی آلی به دلیل مزایایی همچون انعطاف‌پذیری، ارزان بودن و ... توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند.از مهمترین اجزا سلول‌های خورشیدی آلی مواد دهنده و گیرنده آن است که از مهمترین مواد دهنده می‌توان به پلیمرهای هادی چون (MEH-PPV) و از مواد گیرنده به مشتقات فولرن اشاره کرد. از بین روش‌های متفاوت اتصالات در سلول‌های خورشیدی، روش اتصالات ناهمگن توده‌‏ای (Bulk Heterojunction) به‌دلیل افزایش سطح تماس گیرنده و دهنده و راحت‌تر شدن انتقال الکترون بهترین است. تلاش‌هایی که اخیرا انجام شده برای تهیه گیرنده‌های الکترونی است که تحرک الکترونی بالایی دارند و بتوانند به جای مشتقات فولرن که گران‌قیمت هستند، استفاده شوند.

در فیلم زیر در رابطه با نیمه‌رساناهای آلی و تفاوت آنها با نیمه‌رساناهای معدنی، ساختار پایه سلول خورشیدی آلی، تفاوت سلول‌های خورشیدی آلی با سلول‌های خورشیدی معدنی، و ساختار اتصال حجمی توضیحاتی ارائه شده است.


منابـــع و مراجــــع

1. Zhou, Y. Bulk-heterojunction Hybrid Solar Cells Based on Colloidal CdSe Quantum Dots and Conjugated Polymers, Freiburg Im Breisgau, Dr. Thesis, 2011.

2. Stella, M. Study of Organic Semiconductors for Device Applications, Barcelona, Dr. Thesis, 2009.

3. Krebs, F. C. Polymer Photovoltaics a Practical Approach (Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, Bellingham, USA, 2007)

4. Janssen, R. A.; Hummelen, J. C.; Sariciftci, N. S. MRS Bulletin 2005, 30, 33.

5. Tarkuc, S. Tuning the Optoelectronic Properties of Conjugated Polymers via Donor-Acceptor-Donor Architectures, Natural and Applied Sciences of Middle east Technical University, Dr. Thesis, 2010.

6. Thomas, C. A. Donor-Acceptor Methods for Band Gap Reduction In Conjugated Polymers: The Role of Electron Rich Donor Heterocycles, University of Florida, Dr. Thesis, 2002.

7. Thomas Kietzke “Recent Advances in Organic Solar Cells” Review Article 2007

8. Brabec, C. J.; Sariciftci, N. S.; Hummelen, J. C. Adv. Funct. Mater. 2001, 11, 15.

9. Hadziioannou, G.; Hutten P.F.V. Semiconducting Polymers (Wiley, New York, Department of Polymer Chemistry and Materials Science Centre University of Groningen, 1999 )

10. Liao, K. S.; Yambem, S. D.; Haldar, A.; Alley, N. J.; Curran, S. A. Energies 2010, 3, 1212.

11. Gunes, S.; Neugebauer, H.; Sariciftci, N. S. Chemical Reviews 2007, 107, 1324.

12. Thompson, B. C.; Frechet, J. M. J. Angew.Chem. Int. Ed. 2008, 47, 58.

13. Brabec,C.; Zerza, G.; Cerullo, G.; De Silvestri, S.; Luzatti, S.; Hummelen, J.C.; Sariciftci, S. Chem.Phys.Lett. 2001, 340, 232.

14. Cai, W.; Gong, X.; Cao, Y. Solar Energy Materials and Solar Cells 2010, 94, 114.

15. Mozer, A. J. Charge Transport and Recombination in Bulk Heterojunction Plastic Solar Cells, Linz, Dr. Thesis, 2004.

16. Kalita,G.; Wakita,K.; Umeno,M. “Investigation of Nanostructured Organic Solar Cells with Transmission Electron Microscopy” Microscopy: Science, Technology, Applications and Education 2010

نظرات و سوالات

نظرات

6 -6

فاطمه باستی

سلام خیلی جالب بود میشه خواهش کنم مقاله هایی متن بالا رو برام بفرستین.ممنون میشم.

پاسخ مسئول سایت :
با سلام

با عرض پوزش، چنین کاری مقدور نیست ولی می توانید جهت راهنمایی بیشتر با سردبیران سایت مکاتبه فرمایید.