امروزه برای تولید انرژی از سوخت های فسیلی که منابع پایان پذیر هستند، استفاده می شود. با توجه به میزان مصرف انرژی و روند رو به رشد آن، معرفی منابع جدید تولید انرژی ضروری است. خورشید، به عنوان یک منبع تجدیدپذیر انرژی، که علاوه بر دوست دار محیط زیست بودن، به صورت نامحدود نیز دردسترس است، توجه جامعه جهانی را به خود جلب کرده است. انرژی خورشیدی، با استفاده از ابزارهای فوتوولتائیک، مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. سلول های خورشیدی حساس به مواد رنگزا، جایگزین ارزان و قابل قبول در مقابل ابزارهای فتوولتائیک مرسوم مانند سلول های خورشیدی معدنی، لایه نازک و یا هیبریدی هستند. عملکرد سلول های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا وابسته به مواد رنگزا، الکترولیت و نیمه هادی است. مواد رنگزای آلی-معدنی یک طبقه مهم از ترکیبات حساس به نور بوده که برای کاربرد در ساختار سلول خورشیدی مناسب هستند. این ترکیبات، عملکرد بسیار خوبی در سلول خورشیدی داشته و بازده 20% نیز برای آن ها گزارش شده است. مهم ترین فلز مورد استفاده در سنتز این ترکیبات، روتنیم بوده که بهترین بازده را نشان داده است. این مقاله مروری بر انواع کمپلکس های آلی-معدنی که به عنوان حساس کننده (مواد رنگزا) در سلول خورشیدی قابل استفاده هستند را ارائه می دهد.

امروزه نیاز روزافزون به مصرف انرژی به دلیل توسعه جوامع انسانی، امری اجتناب ناپذیر است. با توجه به محدودیت منابع انرژی کره زمین و همچنین ایجاد آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی، استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان یک انرژی پاک ضرورتی انکارناپذیر است. استفاده از مبدل های فوتوولتایی (سلول های خورشیدی) از راهکارهای موثر برای استفاده بهینه از این منبع عظیم انرژی است. تاکنون پژوهش های متعددی درباره طراحی، ساخت و بهینه سازی سلول های خورشیدی انجام شده است. در حوزه بهینه سازی سلول های خورشیدی، روش های یادگیری ماشین یکی از رویکردهای مفید و مورد استفاده است. یادگیری ماشین به عنوان شاخه جدیدی از حوزه علوم دانشگاهی محسوب می شود که با پردازش داده های موجود، اطلاعات ارزشمند نوینی ارایه می دهد. زمینه های کاربرد یادگیری ماشین در طراحی و ساخت سلول های خورشیدی پلیمری به سه دسته کلی پیش بینی عملکرد سلول خورشیدی، انتخاب مواد مناسب و بهینه سازی فرایندهای ساخت تقسیم بندی شده است. در این نوشتار سعی شده است تا روش های یادگیری ماشین به طور اجمالی معرفی و در ادامه، کاربردهای آن در زمینه طراحی و ساخت سلول های خورشیدی توضیح داده شود. در این نوشتار، باتوجه به مطالعات بسیار انجام شده، مرور مقالات نمایه شده بین المللی معتبر به سال های 2020 و 2019 میلادی محدود شده است.

خواص ترابرد حاملین بار برای نیم رساناهای آلی بستگی به حضور و نحوه توزیع سایتهای تله دارد. بطوریکه می دانیم تله ها نتیجه بی نظمی در مولکول ها و زنجیره های پلیمری که ناشی از ناخالصی های فیزیکی یا شیمیایی موجود در ساختار نیم رساناهای آلی می باشد. از نقطه نظر نقص های بلوری که باعث تغییر در ترازهای انرژی می شوند و ایجاد گاف انرژی در نظریه نواری می شوند، خواص ترابردحاملین بار در این نوع سیستم ها نیز دستخوش تغییراتی خواهد شد که مهمترین پارامتر در این موضوع جایگزیده شدن و یا دچار تله شدن در فرایند رسانش خواهد بود. البته نقص ها می توانند در نقش مراکز پراکننده در سیستم باشند. در این مقاله با استفاده در مدل های مختلف بازترکیب حاملین، اثرات پارامترهای اساسی بر عملکرد سلول های خورشیدی آلی نامتجانس و همچنین انتقال بار مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی این فرآیندها، دراین بخش بااستفاده ازحل خودسازگارمعادلات سوق-پخش ومعادله پواسون وهمچنین استفاده ازمدلهای مختلف بازترکیب ازطریق روش اجزاءمحدود، پارامترهای اساسی سلولهای خورشیدی آلی توده ای باساختار P3HT: PCBM موردمطالعه قرارگرفته است. در بیشتر مدل ها و مطالعات نظری ارایه شده، ناحیه فعال در سلول های خورشیدی آلی را به صورت ذاتی فرض می نمایند حال آنکه این فرض برای مطالعه و بهینه سازی آنها دارای اشکالاتی می باشدو می بایست سهم آلاییده کردن پلیمرها برای مطالعه بهتر، در نظر گرفته شود. این ساختار شامل ناحیه فعال با ساختار توده ای P3HT: PCBM به ضخامت 100 نانومتر می باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

سلول های خورشیدی هیبریدی مواد آلی / معدنی با هدف تولید سلول های خورشیدی آلی (OPV) کم هزینه و همچنین به دست آوردن مزایای دیگر، از جمله تنظیم طیف جذبی، با استفاده از اجزای معدنی، بیشتر مورد توجه می باشند. زیرا، سلول های خورشیدی هیبریدی، پتانسیل لازم برای دستیابی به بازده تبدیل توان بالا (PCE) را دارند، اما بازده به دست آمده در حال حاضر کم می باشد. برای افزایش تبدیل توان از مواد معدنی به عنوان پذیرنده الکترون در سلول های خورشیدی هیبریدی استفاده می شود، مخصوصاً ساختار الکترونیکی، در عملکرد دستگاه بسیار مهم می باشد. بنابراین در این مقاله، نانومیله اکسید روی با استفاده از استات روی دی هیدراته و پلی وینیل پیرولیدون (PVP) به عنوان ماده پیش ساز و پایدارکننده، سنتز شد. پودر حاصله در معرض هوا، در 600 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت کلسینه شد و با استفاده از طیف های پراش پرتوی ایکس، TEM و SEM مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، بعد از سنتز نانومیله اکسید روی و استفاده آن به عنوان بافر در سلول های خورشیدی پلیمری معکوس، باعث شد عملکرد دستگاه بهبود یابد؛ متوسط کارایی دستگاه، از جمله ولتاژ مدار باز، چگالی جریان اتصال کوتاه، عامل پرشدگی، و بازده تبدیل توان های اندازه گیری شده برای این سلول به ترتیب برابر با 60/0 ولت، 70/8 میلی آمپر برسانتی مترمربع، 58/0 و 01/3% می باشد. نتایج نشان می دهد که ساختار نانومیله اکسید روی به طور مؤثری به عنوان انتقال دهنده الکترون برای سلول های خورشیدی پلیمری معکوس، به کار گرفته شود.