دانلود مقالات ISI درباره سلول خورشیدی حساس شده به رنگ + ترجمه فارسی

سلول خورشیدی حساس شده به رنگ(به انگلیسی: Dye-sensitized solar cell)گونه‌ای سلول خورشیدی ارزان قیمت متعلق به دسته سلول‌های خورشیدی لایه نازک است. اساس کار این سلول‌ها یک نیمه رساناست که بوسیله یک آند حساس به نور و یک الکترولیت تشکیل می‌گردد. گرچه راندمان تبدیل انرژی در این سلول‌ها نسبت به دیگر سلول‌های خورشیدی پایین‌ترست اما آنچه باعث توسعه این نسل از سلول‌ها شده پایین بودن نسبت قیمت بر عملکرد آنهاست که تولید انرِژی را به طور چشم‌گیری مقرون‌به‌صرفه کرده است. به افتخار سازنده این سلول‌ها، میخائیل گرتزل، آنها را با نام Grätzel cell نیز می‌شناسند. اساس کار این سلول‌ یک نیمه‌رساناست که از یک آند حساس به نور و یک محلول الکترولیت تشکیل می‌‌شود. جذب نور توسط یک ماده رنگی سبب برانگیخته شدن الکترون‌های آن می‌شود. مولکول‌های ماده رنگی بسیار کوچک هستند؛ بنابراین برای جذب میزان قابل توجهی از نور خورشید از ماده‌ای دیگر به‌عنوان پایه برای نگه‌داشتن تعداد زیادی از مولکول‌های ماده رنگی در یک ساختار سه بعدی استفاده می‌شود. معمولاً تیتانیوم دی‌اکسید به عنوان نیمه‌رسانا این نقش را ایفا می‌کند و الکترون‌های برانگیخته شده را از رنگ به الکترود شمارشگر انتقال می‌دهد. در نهایت طی یک چرخه انتقال الکترون که الکترولیت در آن نقش مهمی دارد، الکترون‌ها به مولکول‌های رنگ برمی‌گردند. به این ترتیب، نور خورشید توسط این سلول خورشیدی به الکتریسیته تبدیل می‌شود. در این مقاله، ابتدا به معرفی انواع سلول‌های خورشیدی می‌پردازیم و سپس سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ، ساختار و عملکرد آنها مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد. نحوه کار نور خورشید با عبور از الکترولیت شفاف، به مولکول رنگ رسیده و الکترون های آن را برانگیخته می کند. این الکترون ها وارد تیتانیا می شوند. تیتانیا نیمه رسانا با نوار ممنوعه حدود ۳/۵ الکترون ولت است. الکترون ها در این نوار ممنوعه جذب و تیتانیا میدان الکتریکی تولید و در نتیجه آن جریان ایجاد می شود. این جریان وارد مدار شده و بعد به کاتد انتقال می یابد. کاتد همچنین نقش کاتالیزور نیز دارد و الکترون ها را وارد الکترولیت می کند تا از طریق واکنش شیمیایی در الکترولیت، دوباره الکترون ها وارد مولکول رنگ شوند. در سلول های قدیمی سیلیکونی، هر دو کار تهییج الکترون با نور رسیده، و تولید جریان با میدان الکتریکی ناشی از الکترون ها بر عهده سیلیکون است درحالی که در سلول های رنگ-حساس تهییج الکترونی بوسیله مولکول رنگ و جریان با تیتانیا انجام می گیرد. سلول های خورشیدی ساخته شده از ویفر سیلیکون، کاربرد بسیاری دارند. سلول های تکی برای فراهم کردن توان لازم دستگاه های کوچک تر مانند ماشین حساب الکترونیکی به کار می روند. آرایه های فوتوولتاییک الکتریسیته بازیافت شدنی ای را تولید می کنند که عمدتا در موارد عدم وجود سیستم انتقال و توزیع الکتریکی کاربرد دارد. برای مثال می توان به محل های دور از دسترس، ماهواره های مدارگرد، کاوشگرهای فضایی و ساختمان های مخابراتی دور از دسترس اشاره کرد. علاوه بر این استفاده از این نوع انرژی امروزه در محل هایی که شبکه توزیع هم وجود دارد، مرسوم شده است از جمله کاربردهای سلول‌های خوشیدی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود > تأمین نیروی حرکتی ماهواره‌ها و سفینه‌های فضایی > تأمین انرژی لازم برای دستگاه‌هایی که نیاز به ولتاژهای کمی دارند (مانند ماشین حساب و ساعت) > تهیه برق شهر توسط نیروگاه‌های فوتوولتائیک > تأمین نیروی لازم برای حرکت خودروها و قایق‌های کوچک