استفاده از پیل‌های خورشیدی لوله‌ای در پوشاک

 

گروهی از محققان در موسسه فناوری «جورجیا» و دانشگاه «زیامن» در چین روش جدیدی برای تهیه نانومیله‌های دی اکسید تیتانیوم (TiO2) یکنواخت روی الیاف کربنی ارائه کردند.

این روش جدید نسبت به روش سل – ژل که معمولا استفاده می‌شود، مزایایی دارد. روش سل – ژل نیاز به دمای بالا دارد و ممکن است سبب ترک‌هایی در این مواد شود.

ساختن پیل‌های خورشیدی شبه لوله‌ای بواسطه مراحل چندگانه چالش‌انگیز است. این مراحل شامل تبدیل ورقه Ti خالص به نانومیله‌های TiO2، روکش‌دهی الیاف کربنی با این نانومیله‌ها و مرتب‌سازی یکنواخت این نانومیله‌ها روی این الیاف، هستند.

محققان توضیح دادند: یک محلول ایده‌آل برای تهیه نانوساختارهای TiO2 روی الیاف کربنی جهت رشد آنها بصورت مستقیم روی سطح این الیاف، لازم است. آنها این کار را انجام داده و برای تبدیل تیتانیوم به نانومیله‌های TiO2 تک‌بلوری همراستای عمودی روی الیاف کربنی از یک روش حل کردن و رشد دادن استفاده کردند.

سپس برای بهبود بیشتر عملکرد این افزاره، از یک روش حکاکی و رشد دادن جهت حکاکی این نانومیله‌ها بصورت آرایه‌های خوشه‌ای مثلثی با استفاده از یک عملیات هیدروترمال با اسید هیدروکلریک استفاده کردند.

بعد از آرایش این الیاف کربنی روکش‌داده شده با نانومیله‌ها بعنوان آندهای نوری در پیل‌های خورشیدی حساس شده با رنگ‌دانه (DSSCs) لوله‌ای شکل، این محققان بصورت آزمایشگاهی عملکرد این پیل‌های خورشیدی را بررسی کردند. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد که این پیکربندی نانومیله‌ای خوشه‌ای مثلثی راندمان تبدیل انرژی برابر با ۱.۲۸ درصد دارد، در حالی که راندمان پیکربندی غیرخوشه‌ای ۰.۷۶ درصد است.

محققان بهبود در راندمان را به سطح ویژه بالاتر نانومیله‌های خوشه‌ای نسبت می‌دهند که توانایی مولکول‌های رنگ‌دانه‌ای را برای جذب بیشتر می‌کند و منجر به تحریک‌های الکترونی بیشتر می‌شود.

سطح ویژه بالا، این پیل‌های خورشیدی لوله‌ای شکل را قادر به گرفتن نور از همه جهت می‌کند و می‌تواند آنها را برای کاربردهایی تحت نور شدید خورشید جذاب کند. این روش برای رشد نانوسیم‌های TiO2 روی الیاف کربنی را می‌توان برای ساخت کاتالیست‌های نوری و باتری‌های یون لیتیوم نیز بکار برد.

این محققان، جرئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی «Journal of the American Chemical Society» منتشر کرده‌اند.