سنتز نانوساختار نیمه‌ هادی با فناوری نانو/کاربرد در سلول خورشیدی

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، با توجه به دو چالش عمده آلودگی‌های محیطی و کمبود انرژی در سال‌های آینده، استفاده از روش‌های سنتز سبز برای تهیه نانوساختارهای پرکاربرد در مسئله‌ انرژی اهمیت زیادی یافته است.

در این طرح از قندهای طبیعی با میزان پوشانندگی متفاوت به‌عنوان عامل پوشاننده به‌جای سورفکتانت‌های شیمیایی استفاده شده است تا نانوساختارهایی یکنواخت و ریز با درجه تخلخل بالا و مناسب برای استفاده در صنایع انرژی تولید شوند.

به گفته‌ مریم مسجدی آرانی، دانشجوی دکترای نانوشیمی دانشگاه کاشان و مجری طرح؛ هدف این کار تهیه نانوساختارهای زینک استانات با استفاده از عوامل پوشاننده‌ی سبز بوده است. زینک استانات ماده‌ای نیمه هادی با خواص نوری فوق العاده است که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف از جمله ساخت سلول‌های خورشیدی، فوتوکاتالیست‌ها، حسگرهای گازی و باتری‌های لیتیومی دارد.

وی در خصوص روش به کار گرفته شده جهت ساخت این نانوساختارها عنوان کرد: راه‌ها و شیوه‌های مختلفی برای آماده‌سازی نانوساختارها از جمله روش هیدروترمال، هم‌رسوبی، پخت حالت جامد و تبخیر حرارتی مطرح شده است.

مسجدی آرانی اظهار داشت: در این میان، فرایند هم‌رسوبی روشی ساده، سریع و اقتصادی است که با توجه به سادگی امکان کنترل شکل و اندازه‌ی ذرات نانوساختارها، قابلیت تولید در مقیاس بزرگ را نیز فراهم می‌کند. به همین دلیل، در این طرح از روش هم‌رسوبی جهت سنتز نانوساختارهای مختلف زینک استانات بهره گرفته شده است.

وی افزود: ویژگی مهم کار انجام شده این است که به جای استفاده از عوامل پوشاننده‌ی شیمیایی که منجر به ایجاد آلودگی‌های محیطی زیادی خواهند شد، از قندهای کربوهیدرات ارزان قیمت و سبز استفاده شد. در واقع اثر سه نوع قند کربوهیدرات مختلف از جمله گلوکز، ساکارز و نشاسته بر اندازه، شکل و خواص نوری نانوساختارهای نهایی بررسی شده است؛ این قندها در طول فرایند به عنوان جاذب و تثبیت کننده عمل می‌کنند. همچنین در ادامه‌ی این تحقیقات از این نانوساختارها در زمینه‌ی ذخیره‌سازی هیدروژن استفاده شده است.

این محقق به نتایج به دست آمده اشاره کرد و گفت: نتایج نشان داده که استفاده از مقدار مناسب قند می‌تواند درکنترل اندازه ذرات، شکل و خواص نوری آن‌ها اثرگذار باشد. ضمن اینکه، این نانوساختار قابلیت ذخیره سازی بالای هیدروژن درون خلل و فرج خود دارند. از این رو در صنعت انرژی نیز به طور قابل توجهی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

وی ادامه داد: ​در فرایند ساخت این نانوساختارها که از جنس زینک استانات هستند، قندهای کربوهیدراتی جایگزین سورفکتانت‌های شیمیایی شده است تا از ایجاد آلودگی‌های زیست محیطی جلوگیری شود.

این طرح با همکاری پروفسور مسعود صلواتی نیاسری- عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان و مریم مسجدی آرانی- دانشجوی دکترای این دانشگاه- انجام شده است. نتایج این پژوهش در مجله‌یMaterials Letters با ضریب تأثیر ۲/۴۳۷ (جلد ۱۷۴، سال ۲۰۱۶، صفحات ۷۱ تا ۷۴) منتشر شده است.