‎مهر 1392

‎مهر 1392

دكتر علي بيت اللهي - دكتر تقوي نيا

دكتر سيد محمد ميركاظمي

چكيده سلول‌هاي خورشيدي فتوولتائيك به عنوان يكي از مهم‌ترين گزينه‌ها در زمينه توليد انرژي پاك مورد توجه هستند. فناوري‌هاي متعددي در اين راستا توسعه يافته‌اند كه عمدتاً مبتني بر نانوساختارهاي سه بعدي هستند. از سوي ديگر فناوري سلول‌هاي خورشيدي لايه نازك كه بسيار اميدوار كننده به نظر مي‌رسيد، به دليل گراني تجهيزات خلأ و پاره اي مشكلات تكنيكي هنوز بازار بزرگي پيدا نكرده است. يك رهيافت مهم اين است كه فناوري‌هايي براي ساخت لايه هاي نازك توسعه پيدا كنند كه مبتني بر پوشش دهي‌تر لايه‌ها باشند. در اين روش‌ها پوشش دهي به شيوه‌هايي مانند اسپري، پرينت و مانند آن انجام مي‌شود كه روش‌هايي بسيار ارزان و سريع هستند. در اين صورت تمركز فناوري بر روي ساخت جوهر (ink) يا خمير (paste) هايي خواهد بود كه در فرايند لايه نشاني استفاده مي‌شوند. هدف اين پايان نامه ساخت جوهري نانوذره اي از CuInS2 (CIS) كه يكي از اميدواركننده‌ترين مواد براي توليد انرژي فتوولتايي است، با هدف كاربرد در سلول‌هاي خورشيدي است. جوهر CIS به روش‌هاي مختلفي تاكنون ساخته شده است. در اين پروژه نيز روش‌هاي متعددي امتحان شد تا روشي كه حداكثر بازدهي را توليد مي‌كند بدست بيايد. در ميان اين روش‌ها، يكي از مهم‌ترين گزينه‌ها روش تزريق داغ (hot injection) است كه در محيط اولئيل آمين انجام شد تا ذرات CIS با حداقل سايز و استوكيومتري مناسب ايجاد شود. با توجه با اينكه اين روش نيازمند سيستم‌ها و امكاناتي بود كه با توجه به شرايط موجود در اختيار نبود، پس از تلاش‌هاي بسيار و عدم نتيجه گيري از اين روش، در سه مرحله تغييراتي در اين روش ابداع شد تا در نهايت نتيجه مطلوب حاصل شد. ذرات حاصله با استفاده از آناليزهاي UV-Visible، DLS، XRD و SEM مورد بررسي قرار گرفت. در مرحله بعد نانوذرات در محيط مناسبي پخش شده و براي پوشش دهي استفاده شدند. پايدار كردن اين ذرات در حلال‌هاي مناسب نيز زمان زيادي را به خود اختصاص داد تا در نهايت با برخي اصلاحات در روش سنتز و همچنين نوع ساخت جوهر، جوهر مناسب با پايداري مد نظر ساخته شد. ساختار مورد استفاده براي ساخت سلول كه به ساختار معكوس شهرت دارد، شامل زير لايه FTO، لايه TiO2، لايه In2S3، لايه CIS و در نهايت لايه هادي كربن بود. در واقع ترتيب لايه‌ها به صورت FTO/TiO2/In2S3/CIS/C بود. سلول خورشيدي ساخته شده با استفاده از دستگاه شبيه ساز خورشيدي مورد بررسي هاي سلولي قرار گرفت. سلول خورشيدي ساخت شده داراي بازده %5/0 و فاكتور پركنندگي %34 بود كه در آن جريان در حدود mA5/0 و ولتاژ برابر mV320 بود؛ كه اين حد بازده براي اين روش سنتز در ايران بالاترين بازده محسوب مي شود؛ هرچند كسب نتايج بهتر نيازمند تحقيقات بيشتر در اين حوزه مي باشد. واژه‌هاي كليدي: سلول خورشيدي، نانوذرات CIS، سنتز، اولئيل آمين.