بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ
اسلاید 3 :
معرفی سلولهای خورشیدی و نسلهای مختلف آن
تأمین انرژی مورد نیاز بشر توسط منابع گوناگونی انجام میشود.
بخش عمدهای از انرژی را سوختهای فسیلی مانند نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی تشکیل میدهد.
گسترش منابع انرژی متنوع و تجدیدپذیر برای کاهش نشر کربن دی اکسید، متان و دیگر مواد مضر امری ضروری است.
اسلاید 4 :
خورشيد از منابع انرژي رايگان، پاك و عاري از اثرات مخرب زيست محيطي است.
در سالهای اخیر، استفاده از این منبع انرژی باعث به وجود آمدن کورهها و سلولهای خورشیدی مبدل انرژی شده است.
سلول خورشیدی، وسیله ای است که انرژی خورشید را به وسیله اثر فوتوولتائیک و بدون اتصال به منبع ولتاژ خارجی به برق تبدیل میکند.
اثرفوتوولتائیک:تبدیل مستقیم انرژی خورشید به الکتریسیته.
اسلاید 5 :
پديده فوتوولتائیک فقط با برخي از طول موجها ايجاد ميشود، چون:
بستههای نور (فوتونها) بايد يك حداقل انرژي براي برانگيختن الكترونهای ماده را داشته باشند.
بخشی از فوتونها که انرژی کافی برای برانگیختن الکترون در مولکول یا نیمه رسانا را نداشته باشند، توسط ماده فوتوولتاییک جذب نمیشوند.
اگر انرژي فوتون بيشتر از ميزان انرژي لازم براي برانگيختن الکترون باشد، انرژی اضافی هدر میرود.
اين دو پديده باعث ميشود که 70% از انرژي خورشيد بدون مصرف باقي بماند.
اسلاید 6 :
از جمله کاربردهای سلولهای خوشیدی:
تأمین نیروی حرکتی ماهوارهها و سفینههای فضایی
تأمین انرژی لازم برای دستگاههایی که نیاز به ولتاژهای کمی دارند (مانند ماشین حساب و ساعت)
تهیه برق شهر توسط نیروگاههای فوتوولتائیک
تأمین نیروی لازم برای حرکت خودروها و قایقهای کوچک
اسلاید 7 :
مواد گوناگون با بازده و هزینههای ساخت متفاوت، در ساخت سلولهای خورشیدی استفاده شدهاند.
این سلولها باید طوری طراحی شوند که بتوانند طول موجهای نور خورشید را که به سطح زمین میرسد با بازده بالا به انرژی مفید تبدیل کنند.
موادی که برای ساخت سلولهای خورشیدی استفاده میشوند در چهار نسل قرار میگیرند.
اسلاید 8 :
نسلهای سلولهای خورشیدی
اسلاید 12 :
بیشترین سلولهای خورشیدی تجاری از سیلیکون (بیش از 86%) ساخته میشوند.
استفاده از سیلیکون در دستگاه فوتوولتائیک ممکن است به دلیل قیمت بالای تولید محدود شود.
ویژگیهای سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ در مقایسه با سلولهای خورشیدی معدنی:
هزینه پایین تولید
تنوع رنگ و شکل
انعطاف پذیری و سبک وزنی
اسلاید 13 :
سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ نسبت به سلولهای خورشیدی معدنی بازده پایینتری نشان میدهند.
سلول خورشیدی حساس شده با رنگ از دسته سلولهای لایه نازک به شمار می آید.
تنها نمونهای از فناوری نسل سوم سلولهای خورشیدی است که تاکنون به مرحله تجاری سازی رسیده است.
اسلاید 14 :
تاریخچه و معرفی سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ
تاریخچه حساسسازی با رنگ به قرن نوزدهم یعنی زمان اختراع عکاسی برمیگردد.
پژوهش ووگل (H. W. Vogel) در برلین بعد از سال 1873، اولین مطالعه مهم حساس سازی مواد نیمه رسانا با رنگ دانست.
در این روش امولسیونهای نقره هالید برای تولید فیلمهای عکاسی سیاه و سفید توسط رنگها سنتز شدند.
اسلاید 15 :
استفاده از اثر فوتوولتائیک در حساسسازی با رنگ، تا اوایل دهه 1990 نسبتاً ناموفق باقی ماند.
در اوایل دهه 1990 پروفسور گرتزل (Greatzel) و همکارانش با ترکیب موفق الکترودهای نانو ساختار و رنگهای تزریق کننده بار (Charge Injecting Dye)، یک سلول خورشیدی با بازده تبدیل انرژی بیش از 7% را تهیه کردند.
اسلاید 16 :
سلول خورشیدی تهیه شده توسط پروفسور گرتزل ، به عنوان "سلول خورشیدی نانو ساختار حساس شده با رنگ" یا "سلول گرتزل" نامگذاری شد.
اسلاید 17 :
فواید سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ
فوایدی که منجر به پیشرفت سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ شده است:
هزینه پایین
عدم پیچیدگی ساختاری
بازده خوب
پایداری طولانی مدت این سلولها
اسلاید 18 :
ساختار سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ
اجزای تشکیل دهنده سلول خورشیدی حساس شده با رنگ شامل بخشهای مهمی همچون موارد زیر می شود:
شیشه پوشیده شده با اکسید رسانای شفاف
نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید (Titanium dioxide, TiO2)
رنگهای حساس به نور
الکترولیت اکسایش- کاهش
الکترود شمارشگر (کاتد)
مواد ضد نشت
اسلاید 19 :
شیشه پوشیده شده با اکسید رسانای شفاف
بسترفوتوالکترودTiO2 ، شیشه پوشیده شده با اکسید رسانای شفاف (Transparent Conducting Oxide, TCO) است.
برای عملکرد بالا، بستر باید مقاومت صفحهای پایین و شفافیت بالا داشته باشد.
مقاومت صفحهای در دمای بالای 500 درجه باید مستقل از دما باشد؛ چون:
رسوب کردن الکترود تیتانیوم دی اکسید در دمای 500-450 درجه انجام میشود.
اسلاید 20 :
شیشه پوشیده شده با اکسید رسانای شفاف
ایندیوم-قلع اکسید (Indium-Tin Oxide, ITO) یکی از مشهورترین اکسیدهای رسانای شفاف است.
ITO دارای مقاومت پایینی در دمای اتاق میباشد.
مقاومت ITOدر دمای بالا در مجاورت هوا افزایش مییابد.
قلع دی اکسید آلاییده شده (Dopped) با فلوئور (Fluorine-doped SnO2, F:SnO2, SnO2:F) به عنوان بستر رسانای شفاف در سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ کاربرد دارد.
