چگونه سلول خورشیدی بسازیم؟

سلول های خورشیدی از جمله انرژی های تجدید پذیری می باشند که در سال های اخیر مورد توجه ی فراوان قرار گرفته اند. در این مقاله با ما همراه باشید تا از مراحل ساخت یک سلول خورشیدی و چگونگی تولید برق توسط آن اطلاعات بیشتری کسب نمایید.

مراحل ساخت:

مورد توجه قرار گرفتن این سلول ها در سال های اخیر و پژوهش های آزمایشگاهی فراوان بر روی این مواد منجر به تولید نسل های مختلفی از این سلول ها گشته است.در اینجا به ساخت یک سلول نسل سوم با کمک ذرات کوانتومی می پردازیم.

مرحله ی اول:

انتخاب بستر: بستری که لایه نشانی بر روی آن صورت می گیرد می تواند پلیمری، شیشه های پوشش داده شده با اکسید ایندیوم قلع ( ITO ) و یا قلع اکسید همراه با فلوئور (FTO) باشد. بستر های ذکر شده را می توانید از بیرون تهیه نمایید و یا با کمک روش های تخصصی سل ژل، بخارات شیمیایی (CVD) ، لیزر و… مواد شیمیایی مذکور را بر روی شیشه نشست دهید.
شیشه ها را بعد از اتمام کار نیز می توانید با هیدروکلریک اسید، اتانول و آب مورد شست و شو قرار دهید و مجددا استفاده نمایید.

مرحله ی دوم:

افزایش حساسیت بستر فتوآند: برای این منظور بستر را با اکسید های فلزی مانند تیتانیوم دی اکسید و روی اکسید پوشش می دهند تا سطح فتو آند به نور خورشید حساس تر گردد . برای استفاده از تیتانیوم دی اکسید به دلیل پایداری پایین و گاف انرژی بزرگ ابتدا آن را بهبود می دهند تا میزان جذب نقاط کوانتومی را افزایش دهند و در ناحیه ی مرئی قرار بگیرد. معمولا برای این کار از گرافن کمک می گیرند.

بیشتر بخوانید
متانول و کاربرد های آن

مرحله ی سوم:

انتخاب نیمه هادی: برای ساخت سلول خورشیدی از نیمه هادی ها با باند گپ مناسب استفاده می نمایند. برای کاتد از نیمه هادی نوع p و برای آند از نیمه هادی نوع  n ( به دلیل خاصیت دهندگی الکترون) کمک می گیرند. با کمک این جدول می توانید نوع n  و p بودن نیمه هادی ها را تشخیص دهید.

 مرحله چهارم:

لایه نشانی : نیمه هادی های مذکور را به کمک یکی از تکنیک های زیر پوشش می دهند:

  • روش جذب و واجذب متوالی یون ها (سیلار)
  • روش حمام شیمیایی (CBD)
  • قطره چکان
  • بخارات شیمیایی (CVD)

و…

توجه به این نکته ضروری است که لایه نشانی فتوآند بر روی بستری از اکسید های فلزی و لایه نشانی فتوکاتد بر روی فلز، پلیمر، شیشه های FTO ،ITO و… بدون اکسید های فلزی صورت می پذیرد.
باید لایه نشانی بر روی شیشه های ITO و FTO در قسمت رسانای آن صورت پذیرد (به دلیل آنکه تنها بر یک سمت از شیشه های FTO  و ITO  لایه نشانی اکسید قلع اعمال گردیده و رسانا شده است باید به وسیله ی  اهم متر قسمتی که دارای مقاومت است را علامت زد و لایه نشانی را در همان سمت رسانای شیشه اعمال نمود).

مرحله ی پنجم:

کوپل کردن فتوکاتد و فتو آند ساخته شده

از منطقه ای که لایه نشانی بر روی سل های آند و کاتد انجام پذیرفته است ، سل ها را روی هم قرار می دهیم و با لحیم کاری و یا سیم آن ها را به هم اتصال می دهیم و در نهایت الکترولیت را برای بهبود جریان الکتریکی به درون سل تزریق می نماییم. آب بندی سل باید با دقت انجام پذیرد زیرا در اثر گرما امکان تبخیر الکترولیت وجود دارد.توصیه می شود برای ساخت الکترولیت از حلال هایی استفاده نمایید که دارای نقطه ی جوش بالایی می باشند. مرسوم ترین الکترولیت مورد استفاده پتاسیم یدید می باشد. اما برای سلول های خورشیدی ساخته شده با مواد معدنی و بستر تیتانیوم دی اکسید به دلیل به دام افتادن پتاسیم یدید در بستر و خوردگی سطح ،از الکترولیت های پلیمری مانند پلی سولفیت کمک می گیرند.

بیشتر بخوانید
نگاهی بر کاربرد سدیم بی کرومات

در هنگام تابش نور شاهد انتقال الکترون از نیمه هادی نوع n به p خواهیم بود و در اثر همین جریان، برق تولید می گردد.

میزان ولتاژ و جریان الکتریکی تولیدی توسط سلول های خورشیدی را توسط تکنیک های الکتروشیمیایی بررسی می نمایند. از جمله ی این تکنیک ها می توان به ولتامتری خطی، کرنوآمپرومتری، کرنوپتانسیومتری و امپدانس اشاره نمود. برای بررسی میزان حساسیت سل به نور خورشید از شبیه ساز های نوری کمک می گیرند. در صورت در دسترس نبودن این شبیه ساز ها می توان با کمک لامپ های مرئی و یا ال ای دی به بررسی میزان حساسیت سل به نور و تاریکی در هنگام خاموش و روشن کردن لامپ پرداخت.

امیدواریم با مطالعه ی مطلب گفته شده سلول خورشیدی مورد نظر خود را در آزمایشگاه تهیه نمایید.

منبع:

Titanium Dioxide Raspberry Solar Cell. (n.d.). Retrieved February 18, 2019, from https://education.mrsec.wisc.edu/titanium-dioxide-raspberry-solar-cell/

 

مرکز پژوهش صنایع شیمیایی تهران
0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *