رضا یگانه

در پژوهش حاضر، متمرکزکننده‌های خورشیدی نورتاب (LSC) مبتنی بر نقاط کربنی با گسیل شدید در ناحیه سبز، به‌منظور کاربرد به‌عنوان پوشش‌های شفاف فوتوولتایی در گلخانه‌های کشاورزی طراحی، ساخته و بهینه‌سازی شدند. بدین منظور، دو دسته نقاط کربنی (CD-1 و CD-2) با روش‌های حرارت‌دهی مستقیم در آون و تابش امواج مایکروویو تهیه و پس از تعیین غلظت بهینه (5/0 مول بر لیتر برای CD-1 و 125/0 مول بر لیتر برای CD-2)، درون ماتریس پلیمری پلی‌وینیل‌پیرولیدون (PVP) تثبیت و به روش لایه‌نشانی دکتر بلید بر روی سه نوع موجبر تجاری شامل شیشه ساده (S)، شیشه رفلکس (R) و پلی‌متیل‌متاکریلات (PMMA) با ابعاد 5×5 سانتی‌متر و ضخامت ثابت 6 میلی‌متر اعمال گردیدند. عملکرد نوری و فوتوولتایی افزاره‌های ساخته‌شده تحت شرایط استاندارد (A.M 1.5 در دمای 25 درجه سانتی‌گراد و شدت تابش W/m21000) با اتصال سلول‌های خورشیدی سیلیکونی به چهار لبه موجبرها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که جنس موجبر تأثیر تعیین‌کننده‌ای بر کارایی کلی سیستم دارد؛ به‌گونه‌ای که موجبر PMMA با ضریب شکست بالاتر (46/1) و تلفات نوری کمتر (27 درصد)، در ترکیب با هر دو نوع نقاط کربنی به‌ویژه CD-2، بهترین عملکرد را از خود نشان داد و مقادیر جریان اتصال کوتاه 815/9 میلی‌آمپر، بازده نوری 567/4 درصد و بازده تبدیل توان (PCE) 203/0 درصد را حاصل نمود. در مقابل، موجبر شیشه ساده با ضریب شکست 32/1 و تلفات نوری 35 درصد، ضعیف‌ترین نتایج را به‌دست داد و موجبر شیشه رفلکس با ضریب شکست 40/1 و تلفات نوری 30 درصد، عملکردی میانه اما وابسته به نوع نقاط کربنی از خود نشان داد. ارزیابی قابلیت کاربرد گلخانه‌ای نمونه‌ها مؤید آن است که ساختار بهینه (CD-2_PMMA) ضمن حفظ شفافیت مناسب در ناحیه طیف فعال فتوسنتزی (PAR) و عبور نور کافی برای رشد گیاهان، توانایی تولید هم‌زمان انرژی الکتریکی را داراست. یافته‌های این پژوهش گامی مؤثر در جهت توسعه پوشش‌های هوشمند فوتوولتایی برای کاربرد در گلخانه‌های مدرن و تحقق کشاورزی پایدار به‌شمار می‌رود.