سلول‌های خورشیدی حساس‌شده با رنگ‌دهنده بر پایه حساس‌سازهای طبیعی: یک نگاه سبز از ایران

به دلیل رشد جمعیت و افزایش تقاضای انرژی، تولید انرژی پاک یکی از چالش‌های اصلی امروز و آینده است. سلول‌های خورشیدی حساس به رنگدانه (DSSCs) یکی از روش‌های نوین برای تولید انرژی پاک و بی‌پایان هستند. در این مروری، ابتدا عملکرد اصلی، ساختار، پارامترهای عملکرد و اجزای کلیدی DSSCها مورد تحلیل قرار گرفته است، با تمرکز بر فتوحساس‌کننده‌ها به عنوان بخش حیاتی به دلیل نقش آن‌ها در تولید الکترون. فتوحساس‌کننده‌های مبتنی بر منابع طبیعی اخیراً به دلیل مزایای اقتصادی و محیط‌زیستی مورد توجه قرار گرفته‌اند، اما چالش‌های قابل توجهی مانند بازده تبدیل پایین و پایداری بلندمدت وجود دارد.

همچنین، نتایج گوناگون و در برخی موارد متناقض ارائه شده در منابع علمی، نتیجه‌گیری را دشوار می‌کند. در اینجا، چالش‌های مختلف مربوط به DSSCهای مبتنی بر رنگدانه‌های طبیعی دسته‌بندی و بر اساس مقالات منتشر شده بررسی شده‌اند و راه‌حل‌های ممکن ارائه شده است که می‌تواند نکات روشنگری برای تحقیقات آینده فراهم کند.علاوه بر این، با توجه به عوامل مختلفی مانند متوسط تابش خورشیدی و جنبه‌های اقتصادی/فناوری، سلول‌های خورشیدی رنگ‌پایه (DSSCs) مبتنی بر رنگ‌های طبیعی به عنوان تکنولوژی انرژی تجدیدپذیر امیدوارکننده برای کشورهای خشک تا نیمه‌خشک و آفتابی مانند ایران در آینده پیشنهاد شده‌اند. بر این اساس، عملکرد سلول‌های خورشیدی رنگ‌پایه مبتنی بر رنگ‌های طبیعی که با استفاده از عصاره رنگی گیاهان مختلف رشد یافته در ایران تولید شده‌اند، به طور خلاصه ارائه شده است.

در سال‌های اخیر، بسیاری از سلول‌های خورشیدی رنگ‌پایه مبتنی بر رنگ‌های طبیعی با استفاده از گیاهان مختلف رشد یافته در مناطق مختلف کشور ساخته شده‌اند. جالب اینجاست که می‌توان بسیاری از رنگ‌های طبیعی برای سلول‌های خورشیدی رنگ‌پایه از ضایعات کشاورزی مانند گلبرگ‌های زعفران و پوسته گردو استخراج کرد، که هزاران تن از آن‌ها هر ساله دور ریخته می‌شوند.

“Due to population growth and subsequent growing energy demand, clean energy generation is one of the major challenges today and in the future. Dye-sensitized solar cells (DSSCs) is one of the new approaches to producing clean, endless energy. In this review, the primary function, structure, performance parameters, and key elements of DSSCs are analyzed first, with a focus on the photosensitizer as the crucial part due to electron production. Photosensitizers based on natural resources recently attracted attention because of their economic and environmental advantages, but there are substantial challenges such as low conversion efficiency and long term stability.

Also, diverse and, in some cases, contradictory results presented in the literature make conclusions difficult. Here, different challenges about DSSCs based on natural dyes are categorized and discussed according to the published papers, and possible solutions are presented, which could shed light on future investigations. Furthermore, according to different factors, such as average solar radiation and economic/technological aspects, DSSCs based on natural dyes are proposed to be the most promising renewable energy technology for arid to semi-arid, sunny countries like Iran in the future. Accordingly, the performance of DSSCs based on natural dyes manufactured using dye extract of different plants grow in Iranian is summarized then.

In recent years, many DSSCs based on natural dyes have been manufactured using different plants grown in different parts of the country. Interestingly, it is possible to extract many natural dyes for DSSCs based on natural dyes from agricultural wastes such as saffron petals and walnut shells, of which thousand tons them are disposed every year.
“