محققان می‌خواهند سلول خورشیدی کاملاً چوبی و پایداری بسازند

یکی از رایج‌ترین مواد آلی طبیعت، لیگنین، می‌تواند برای تشکیل سلول خورشیدی آلی پایدار و سازگار با محیط زیست منفعت گیری بشود. در همین جهت محققان دانشگاه لینکوپینگ و مؤسسه سلطنتی فناوری (KTH) نشان داده‌اند که لیگنین تصفیه‌نشده می‌تواند برای ساخت سلول‌های خورشیدی سازگارتر با محیط‌زیست منفعت گیری بشود.

نور خورشید اکنون یکی از مهم‌ترین منبع های انرژی پایدار به حساب می‌آید. سلول‌های خورشیدی سنتی که از سیلیکون ساخته خواهد شد، کارآمد می باشند، اما فرآیند ساخت پیچیده و پرانرژی دارند که امکان پذیر تبدیل نشت مواد شیمیایی خطرناک بشود.

سلول‌های خورشیدی ارگانیک به‌علت هزینه تشکیل پایین، وزن سبک و انعطاف‌پذیری، به یک منطقه تحقیقاتی داغ تبدیل شده‌اند. از این رو کاربردهای بسیاری دارند؛ همانند منفعت گیری در داخل خانه یا فراهم انرژی دستگاه‌های الکترونیکی شخصی.

یکی مشکلات سلول‌های خورشیدی آلی این است که از پلاستیک یا پلیمرهای مشتق‌شده‌ از نفت ساخته شده‌اند. به این علت، اگرچه ارگانیک می باشند، اما انچه که می‌توانستند سازگار با محیط‌زیست نیستند.

سلول خورشیدی آلی که محققان دانشگاه لینکوپینگ و KTH ساخته‌اند، بخشی از لایه انتقال الکترون متصل به کاتد در سلول خورشیدی از پلیمر لیگنین ساخته‌ شده‌ است. این پلیمر مستقیماً از خمیر چوب تهیه می‌بشود.

سلول خورشیدی کاملاً چوبی

اگرچه اکنون تنها قسمت کوچکی از سلول خورشیدی از لیگنین ساخته‌ شده‌ است، اما مقصد طویل مدت ساخت یک سلول خورشیدی کاملاً چوبی است.

«متس فهلمن»، استاد آزمایشگاه ارگانیک دانشگاه لینکوپینگ، می‌گوید: «ما می‌خواهیم سلول‌های خورشیدی کارآمد، قابل مطمعن، ارزان و سازگار با محیط‌زیست بسازیم. این مطالعه ما را قادر می‌سازد تا نشان دهیم که این کار مقدور است و اولین قدم به‌سوی جایگزینی مواد مبتنی‌ بر نفت امروزی با مواد مبتنی‌بر چوب است.»

محققان لینکوپینگ در مطالعه تازه خود از یک نسخه خام لیگنین، به‌نام لیگنین کرافت منفعت گیری کردند. لینگین کرافت مستقیماً از چوب در فرآیند تشکیل کاغذ استخراج می‌بشود. سپس به‌همراه KTH تجزیه‌وتحلیل کردند که کدام ترکیب مولکولی لیگنین برای این مقصد مناسب‌تر است.

«کیلون ژانگ»، مهندس تحقیقاتی مهم پژوهش، می‌گوید: «ما یک ماده یا کامپوزیت از لیگنین کرافت تشکیل کرده‌ایم که لایه واسط کاتد را راه اندازی می‌دهد. معلوم شد که این علتپایداری سلول خورشیدی می‌بشود. مزیت لیگنین کرافت این است که توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی بسیاری را دارد، که به تثبیت سلول خورشیدی پشتیبانی می‌کند.»

سلول‌های خورشیدی آلی درحال حاضر برای کاربردهای داخلی مورد منفعت گیری قرار می‌گیرند. آنها این چنین می‌توانند جانشین باتری‌ها در حسگرها و دستگاه‌های کم مصرف شبیه شوند. به حرف های‌ فهلمن، این اولین قدم برای ورود به‌ بازار سلول‌های خورشیدی آلی است‌‌‌. سپس می‌توان این فناوری را برای کاربردهای بزرگتر همانند تامین انرژی خالص افزایش داد و ساخت کل آنها از مواد چوبی، سلول خورشیدی را دوست‌دار محیط زیست می‌کند.

فهلمن می‌گوید: «سلول های خورشیدی ارگانیک هیچ زمان کارآمدترین نخواهند می بود. اما مزیت آنها این است که صدمه‌زا نیستند و پایدار و ارزانند. این چنین اگر بازدهی ۱۵% تا ۲۰% داشته باشند، برای اکثر کاربردها بیشتر از قدر کافی است.»