تولید نسل جدید سلول‌های خورشیدی انعطاف پذیر و شفاف با استفاده از گرافن

محققان روش جدیدی از استفاده گرافن برای ساخت سلول‌های خورشیدی را توسعه داده اند که آن‌ها می‌تواند در سطوح مختلف از شیشه، پلاستیک و کاغذ نصب شوند.
آینده ای را تصور کنید که سلول‌های خورشیدی در اطراف ما هستند (روی پنجره و دیوار ها، تلفن های همراه، لپ‌تاپ و …). یک سلول خورشیدی انعطاف پذیر در دانشگاه MIT تهیه شده است و آینده را یک گام نزدیکتر کرده است.
این وسیله از مواد ارگانیک (کربنی) با الکترود‌هایی از جنس گرافن که یک ماده انعطاف پذیر و شفاف ساخته شده از منابع کربنی ارزان و فراوان تشکیل شده است. این پیشرفت در تکنولوژی خورشیدی با استفاده از یک روش جدید از رسوب یک لایه اتم از گرافن روی سلول خورشیدی بدون آسیب به مواد آلی حساس قابل انجام است. تا به حال، توسعه دهندگان سلول‌های خورشیدی شفاف متکی به الکترود‌های شکننده، حساس و گران بوده‌اند. این الکترود‌ها زمانی که خم می‌شوند در آن‌ها ترک بوجود می‌آید و قابلیت شکستن دارند. در عوض توانایی استفاده از گرافن این امکان را فراهم می‌کند که سلول‌های خورشیدی انعطاف پذیر، شفاف و با قیمت مناسب تهیه کرد که می‌توانند در سطوح منابع الکتریکی استفاده شوند.
محققان پیشرفت‌های قابل توجهی در دهه‌های گذشته در توسعه سلول‌ های خورشیدی آلی داشته‌اند. اما آن‌های با یک مشکل بزرگ مواجه شدند: یافتن مواد مناسب که جریان را در الکترود‌ها منتقل کند.
پروفسور جینگ کنگ از گروه مهندسی برق و علوم کامپیوتر (EECS) گفته است: مواد نادری در طبیعت وجود دارد که هم خواص الکتریکی و هم خواص اپتیکی شفاف داشته باشند.
گزینه‌ای که امروزه بیشتر استفاده می‌شود اکسید قلع  ایندیم (ITO) است. ITO هادی و شفاف است، اما ترد و شکننده است، بنابراین هنگامی که سلول خورشیدی خم می‌شود الکترود ITO تمایل به ترک خوردن دارد. علاوه براین ایندوم جز عناصر گران و تقریبا نادر است. 
جایگزین مناسب برای ITO گرافن است، گرافن یک نوع از کربن است که یک لایه ضخامت دارد و همچنین ویژگی‌های قابل توجهی دارد. این ماده رسانای الکتریکی خوبی است، انعطاف پذیر و شفاف است؛ و این ماده از کربن ارزان ساخته می‌شود. علاوه بر این یک الکترود گرافن ضخامتی در حدود یک نانومتر دارد.
محققان اکنون تلاش می‌کنند تا کارایی سلول‌های خورشیدی مبتنی بر گرافن را بدون آسیب به شفافیت آن‌ها بهبود دهند. آن‌ها اکنون به دنبال تولید صنعتی از سلول‌های خورشیدی با کیفیت بالا هستند.
منبع:
http://news.mit.edu/2017/mit-researchers-develop-graphene-based-transparent-flexible-solar-cells-0728