حول هذا الموضوع قالت محبوبه رفیعی بور جیرانی، طالبة دكتوراه في الكيمياء التطبيقية في جامعة أميركبير للتكنولوجيا ومديرة مشروع إعداد مواد حشو نانوية تعتمد على الجرافين مع مركب معدني وسيط بهدف تحسين أداء الخلايا الشمسية الحساسة للألوان، قالت: مع النمو السريع للتصنيع وتغير أنماط الحياة، يتزايد الطلب العالمي على الطاقة. وأكدت: إذا استمر هذا الاتجاه، فسوف نكون محاصرين في كوكب خال من الموارد الأحفورية، والذي سيواجه صعوبات بيئية لا مفر منها بسبب إنتاج الغازات الدفيئة من الاحتراق. ولهذا السبب، فإن أحد أكبر التحديات التي تواجه البشرية اليوم هو استبدال الوقود الأحفوري بمصادر الطاقة المتجددة والنظيفة؛ ولذلك، ينبغي توفير حل فعال من حيث التكلفة باستخدام المجموعات والموارد المتاحة.
ومشيرة إلى أن ضوء الشمس هو أفضل مصدر بيئي وأكبر مصدر متاح للطاقة النظيفة، أضافت رفيعي بور: إن استخدام الطاقة الشمسية في التكنولوجيا الكهروضوئية يعد إجابة معقولة لتحدي الطاقة. لقد أحدث التقدم في إنتاج الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ علامة فارقة في تصميم خلية شمسية فعالة من حيث التكلفة وخفيفة الوزن وصديقة للبيئة، فيشبه إنتاج الطاقة في الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ أو ما يسمى بـ DSSCs عملية التمثيل الضوئي؛ أي أن اللون الحساس للضوء المطلي على القطب يمتص ضوء الشمس لتحفيز الإلكترونات لإنتاج الكهرباء، ويكون الإلكتروليت هو المسؤول عن نقل الكهرباء من الإلكترونات إلى الأقطاب الكهربائية داخل الخلية.
هذا ويعد تحقيق تركيبة مستقرة في المنحل بالكهرباء من خلال موازنة الأداء الكهروضوئي واستقراره على المدى الطويل أحد الاختناقات التي تحول دون نجاح تسويق الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ والتي تشكل الطبيعة المسببة للتآكل والثبات المنخفض لزوج الأكسدة والاختزال في المذيبات العضوية للإلكتروليتات تحديًا كبيرًا لإنتاج الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ على نطاق صناعي.
وقالت: نجحنا لأول مرة من خلال تصنيع نوعين مختلفين من الحشوات النانوية المعتمدة على أكسيد الجرافين في مذيب سوائل إيميدازوليوم الأيونية لتحقيق تركيبة مستقرة في إلكتروليت شبه صلب مع كفاءة عالية في تحويل الطاقة في DSSC.
إن استخدام هذا النوع من الإلكتروليتات النانوية المركبة، والتي تعتمد على سوائل أيونية صديقة للبيئة، يمكن أن يحد من تسرب الإلكتروليتات ويحسن مرونة الجهاز واستقراره. وقالت: إن إنتاج الخلايا الشمسية الحساسة للألوان في مختبر جامعة أميركبير للتكنولوجيا تم بشكل تجريبي وعلى المستوى المختبري. وإن من مميزات المشروع الحالي الحصول على خلية شمسية حساسة للألوان تعتمد على إلكتروليت سائل أيوني إلى جانب نظام مركب يحتوي على مواد حشو نانوية متوافقة بشكل كبير مع البيئة مقارنة بالإلكتروليتات العضوية المتطايرة مثل الأسيتونيتريل والفاليرونيتريل ويمكنهما التحويل بكفاءة وتحسين الطاقة.
وقالت عن الميزات الأخرى لهذا المشروع: من ناحية أخرى، نجحنا في تصنيع مشتقات جديدة من أكسيد الجرافين باستخدام معدن الكوبالت الوسيط، والذي من المتوقع أن يلعب دور الأكسدة والاختزال المساعد في مصفوفة الإلكتروليت.
و في هذا البحث، ولأول مرة، تم استخدام اللانسوبرازول كمجموعة وظيفية ذات رابطة تساهمية في بنية أكسيد الجرافين، وتمت دراسة قابليتها للاستخدام وفقًا للتركيب الإلكتروني للذرات المكونة. وذكرت أنه بالمقارنة مع تقنيات الطاقة الشمسية من الجيل الأول والثاني، فإن بناء الجيل الثالث من الخلايا الشمسية ينمو ويتقدم دائما بسبب التنوع العالي، والمرونة في الهيكل، فضلا عن فعالية التكلفة، مضيفة: العديد من المختبرات و أمثلة صناعية دخل هذا النوع من الخلايا إلى الأسواق، وتم استخدامه بألوان مختلفة في عمارة المباني، وأيضاً بسبب أدائه الأمثل في الإضاءة المنخفضة، فقد تم استخدامه في صناعة الأجهزة الإلكترونية وأيضاً في المنسوجات العسكرية.
أ.ش
