بررسی و ساخت یک سلول خورشیدی DSSC با عصاره های طبیعی

هدف این پژوهش تامین نیاز فعلی برای یافتن منابع جایگزین انرژی است.

بخش پروژه های دانش آموزی - مهدی رحمانی

دوازدهمین دوره از پروژه ‌های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال ‌های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ‌ها  و ایده ‌های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ‌ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده ‌های جالب ،علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح ‌های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: بررسی و ساخت یک سلول خورشیدی DSSC با عصاره های طبیعی و بهینه سازی بازده به دست آمده نسبت به سلول های ساخته شده مشابه

نام ارائه دهنده/دهند گان: پریسا رضایی، والا سکوتی و نیکی غیاثوند

زمینه و نوع پروژه: محیط زیست

درجه سختی: متوسط

نام مدرسه: مجتمع آموزشی ضحی

مقدمه

استفاده از سلول های فسیلی و تمام شدنی علاوه بر مشکلات زیست محیطی یک عیب مهم و اساسی دارندو آن هم تجدیدناپذیر بودن آن ها است. درخواست روز افزون این انرژی ها از یک طرف و تمام شدن آن ها از طرف دیگر سبب شده بشر در سال های اخیر نسبت به رویکرد به انرژی هّای نو توجه بیشتری نشان بدهد.

از طرف دیگر کاربرد علم نانو در سیستم های تبدیل انرژی خورشیدی باعث ایجاد مکانیزم های جدید با کارایی بهتر و ارزان تر شده است. یکی از سیستم های تبدیل انرژی خورشیدی سیستم فتوولتائیک می باشد که در این سیستم، با مکانیزم های خاص نور خورشید به جریان الکتریسیته تبدیل می شود.

این نوع سلول ها برای اولین بار توسط گراتزل در سال 1991 در انستیتو علمی و پژوهشی لتوزان لوئیس گزارش گردید. و به نام سلول خورشیدی رنگدانه ای مشهور شد. از مزایای مهم سلول های خورشیدی حساس شده به رنگدانه نسبت به سایر سلول های فتوولتائیک، می توان به ارزانی مواد اولیه و ساخت آسان آن ها اشاره کرد، در این نوع سلول ها در واقع روش های لایه نشانی (بیلدینگ) غلطکی به جای روش های شیمیایی مثل MBE و MOCVD قرار گرفت.

سلول خورشیدی DSSC یک سلول حساس به رنگدانه می باشد. تاکنون سلول های DSSC مختلفی با توجه به رنگدانه ها و عصاره های مختلف ساخته شده و بازده هایی هم به دست آمده است. این سلول ها با استفاده از رنگدانه های میوه ها و گیاهان جریان الکتریسیته تولید می کنند که سبز و مقرون به صرفه است. سلول از لایه های شیشه ای، یک لایه نیمه هادی، کاتالیزور معمولا از کربن یا پلاتینوم، یک لایه متخلل از دی اکسید تیتانیوم، یک الکترولیت یدید، و رنگدانه طبیعی تشکیل شده است. زمانی که نور خورشید توسط سلول جذب می شود، این نور موجب تهییج الکترون به تراز بالاتر شده و به سرعت به دی اکسید تیتانیوم تزریق می گردد. از طریق یک سری واکنش های اکسیداسیون و کاهش، الکترون ها به صفحه نیمه هادی رفته و دوباره به صفحه شیشه ای بر می گردد، در نتیجه مدار کامل می شود.

هدف

هدف این پژوهش تامین نیاز فعلی برای یافتن منابع جایگزین انرژی است. این آزمایش به بررسی راه هایی برای طولانی کردن عمر سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ (DSSCs) و افزایش تولید جریان می پردازد.

روش

در مرحله اول، روش های ممکن برای طولانی شدن عمر عملکردی این سلول ها مورد بررسی قرار گرفت سه عامل مهم طول عمر DSSC را تحت تاثیر می گذارد: تخریب رنگدانه طبیعی، تبخیر الکترولیت و از دست دادن رنگ. دو عامل اول در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفتند. یکی از عوامل مهم و مؤثر بر طول عمر DSSC رشد باکتری ها بر روی رنگدانه رنگ طبیعی است. به منظور جلوگیری از رشد باکتری ها بر روی رنگدانه های طبیعی در سلول، بنزوات (C6H5COOH) به عنوان ماده نگهدارنده استفاده شد.

همچنین تبخیر الکترولیت مایع به شدت قرائت جریان و ولتاژ سلول را در چند روز اول کاهش می دهد. عوامل متعدد عایق بندی، از جمله چسب و مهر و موم لبه های DSSCs به منظور جلوگیری از تبخیر استفاده شد. علاوه بر این، روش های ممکن برای افزایش جریان تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. هدف کلی این پروژه تولید کارآمدترین و مقرون به صرفه ترین سلول های خورشیدی است که دوستدار محیط زیست هم باشد.

مهارت ‌های کسب شده

1. روش ایده یابی (بارش مغزی)

2. مهارت کار در آزمایشگاه (رعایت نکات ایمنی)

3.  آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز

4.  آشنایی با پروپوزال نویسی

5. آَشنایی با مقاله نویسی

6. آشنایی با تهیه پاورپوینت

7. آشنایی با نحوه جستجوی اطلاعات

8. آشنایی نحوه فیش برداری

9. مهارت ساخت پوستر علمی

10. مهارت انجام کارگروهی

تنظیم کننده: محبوبه همت