تولید پیل خورشیدی چند لایه با استفاده از چسب رسانای مبتنی بر گرافن

[سمندون 19437]

محققان از اکسید گرافن برای تولید تولید نوعی چسب پلیمری استفاده کردند. برای این کار اکسید گرافن با پلیمر پلی(3و4 اتیلن دی اکسید تیوفن): پلی(استایرن سولفونات) ترکیب شده و در نهایت ماده‌ای رسانا بوجود می‌آید که می‌توان به‌عنوان لحیم در اتصال مواد پلیمری از آن استفاده کرد.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، اکسید گرافن ماده‌ای است که از کربن، اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است و از طریق اکسیداسیون شدید گرافیت به‌دست می‌آید. از این ماده می‌توان در تولید گرافن استفاده کرد. اما جدا از این موضوع، خود اکسید گرافن دارای خواص پیچیده‌ای است.

 

گروه تحقیقاتی جازینگ هوانگ، از دانشگاه نورث وسترن، نشان دادند که اکسید گرافن می‌تواند به‌عنوان سورفاکتانت عمل کند. آنها به اکسید گرافن از دیدگاه یک ماده نرم نگاه می‌کنند. این گروه تحقیقاتی اکسید گرافن را به‌عنوان یک پلیمر، کلوئید، بلور مایع و غشاء مورد مطالعه قرار دادند.

تیم تحقیقاتی جازینگ هوانگ دریافتند که افزودن مقداری اکسید گرافن به پلیمر پلی(3و4 اتیلن دی اکسید تیوفن): پلی(استایرن سولفونات)(PEDOT:PSS) می‌تواند ویسکوزیته و هدایت حالت جامد این ماده را افزایش دهد.

 

جازینگ هوانگ می‌گوید: «به اکسید گرافن می‌توان از دید یک کوپلیمر دو بعدی دارای دو بلوک تصادفی نگاه کرد که دامنه‌های اکسیدی روی آن پخش شده است. بنابراین می‌توان مواد دیگر را از طریق پیوندهای π-π و هیدروژنی روی این ساختار قرار داد». از آنجایی که PEDOT:PSS یک پلیمر رسانای رایج است بنابراین از آن به‌عنوان سیستم مدل استفاده شده است. نتایج نشان داد که برهمکنش شدید میان اکسید گرافن و پلیمر PEDOT تاثیر زیادی روی خواص پلیمر می‌گذارد. یکی از عجیب‌ترین اثرات اکسید گرافن روی پلیمر آن است که علی‌رغم عایق بودن خود اکسید گرافن، در نهایت منجر به افزایش هدایت الکتریکی پلیمر شده است.

 

پژوهشگران ثابت کردند که از ترکیب اکسید گرافن/ PEDOT می‌توان به‌عنوان لحیم برای ایجاد اتصالات الکتریکی در ادوات اپتوالکتریک آلی استفاده کرد. برای اثبات این موضوع، محققان از این ترکیب برای چسباندن پیل‌های خورشیدی چند لایه استفاده کردند. پیل‌های خورشیدی چندلایه، ادوات فتوولتائیکی هستند که روی هم دیگر قرار گرفته که با این کار جذب نهایی سیستم افزایش می‌یابد. این سیستم برای به‌کارگیری در پیل‌های خورشیدی آلی مناسب است.

 

بزرگترین چالش در مسیر تولید پیل‌های خورشیدی چندلایه آلی آن است که باید برای اتصال لایه‌ها از یک ماده چسبنده رسانا استفاده کرد اما لایه‌ها باید به‌طور فیزیکی از هم جدا باشد. همچنین این چسب باید مانع از درهم آمیخته شدن لایه با هم شود. ترکیب ارائه شده توسط این تیم تحقیقاتی می‌تواند بر این مشکلات فائق آید.