رضا آذین

بازده و پایداری کم سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه (DSSCs) چالش بزرگ توسعه این فناوری در 30 سال گذشته بوده است. در این مطالعه، برای افزایش نسبت عملکرد/ هزینه سلول های خورشیدی رنگدانه ای، از رنگدانه استخراج شده از گیاهان بومی حوزه خلیج فارس به عنوان حساس کننده های طبیعی استفاده شد. سپس، از استراتژی های کارآمد حساس-سازی چندرنگدانه ای، نانوالیاف یک بعدی TiO2، آلایش دادن با کلسیم زیستی برای بهبود عملکرد و پایداری سلول های خورشیدی رنگدانه ای استفاده شد. از این رو، در مرحله اول، شرایط بهینه استخراج رنگدانه با استفاده از روش پاسخ سطح (RSM) برای هر دو روش استخراج معمولی (SE) و استخراج با کمک امواج مایکروویو (ME) بدست آمد. سپس اثربخشی هر رنگدانه به عنوان یک حساس کننده طبیعی در سلول های خورشیدی رنگدانه ای مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از آن، یک ارزیابی اقتصادی و تحلیل سوددهی جامع برای هر دو روش استخراج انجام شد. در مرحله بعد، پتانسیل رنگدانه های طبیعی استخراج شده از گیاه پنیرک و میوه جمبو به عنوان حساس کننده های منفرد و چندرنگدانه ای در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت، اثربخشی نانوالیاف TiO2 و نانوالیاف TiO2 آلایش داده شده با کلسیم زیستی ساخته شده با تکنیک الکتروریسی، به عنوان فتوآند در سلول های خورشیدی رنگدانه ای مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه استخراج شده از پنیرک با کمک امواج مایکروویو دارای بالاترین بازده 1.702 % و همچنین ولتاژ مدار باز قابل مقایسه با ولتاژ سلول خورشیدی مرجع است. علاوه براین، استفاده از حساس کننده چندرنگدانه ای اسیدی و نانوالیاف TiO2 آلایش داده شده با کلسیم زیستی توانست به طور مؤثری عملکرد و پایداری سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه را بهبود بخشد. همچنین، نتایج نشان داد که سلول های خورشیدی حساس شده با کوکتل اسیدی رنگدانه پنیرک و جمبو بر پایه نانوالیاف TiO2 آلایش داده شده با کلسیم زیستی، نانوالیاف TiO2 و نانوذرات TiO2 به ترتیب 78.38، 63.71 و 27.38 درصد از بازده اولیه خود را پس از دو هفته حفظ کردند.