گام محققان ایرانی در تولید سلول‌های خورشیدی با هزینه‌ کم و عملکرد بالا

بالا بردن راندمان سلول‌های خورشیدی همواره یکی از دغدغه‌های صنایع تولید کننده‌ انرژی‌های نوین است. به همین دلیل تلاش محققان بر این است که بتوانند با بهینه کردن هرکدام از فرآیندهای تولید این تجهیزات با کمترین هزینه‌ ممکن، میزان تولید الکتریسیته از نور خورشید را در سلول‌های خورشیدی بالا ببرند.

به گفته‌ محسن اسد، مجری طرح در این طرح تلاش شده تا افزون بر بومی کردن دانش ساخت سلول‌های خورشیدی از مرحله ویفر خام تا سلول کامل، بازده این تجهیزات نسبت به سلول‌های متدوال افزایش یابد.

وی نحوه‌ دستیابی به این هدف را در نمونه‌های ساخته شده بدین شرح بیان کرد: «عمده‌ترین مشکل بالا بردن راندمان سلول خورشیدی، ثابت بودن سطح آن‌هاست. در نمونه‌های سنتز شده، این مشکل با ایجاد بافت نانومتری بر روی سطح و به دام انداختن بیشتر فوتون‌های نوری حل شده است.»

بدین ترتیب با افزایش راندمان سلول‌های خورشیدی، هزینه‌ تولید الکتریسیته از این سلول‌ها کاهش خواهد یافت و فرآیند تولید انرژی‌های تجدیدپذیر اقتصادی‌تر می‌شود. این موارد از مهم‌ترین دستاوردهای این پژوهش حاصل شده است.

به گفته‌ این محقق، به طور کلی جهت افزایش بازده عملکرد سلول‌های خورشیدی دو راهکار نوری و الکتریکی مطرح است. در روش اول مبنا بر جذب حداکثر نور از محیط و حداقل بازتاب از سطح سلول خورشیدی است. برای این کار می‌توان از پوشش‌های ضدبازتاب استفاده کرد. راهکارهای مؤثر دیگر زدایش سطحی به صورت ناهموار در ساختار سلول است. در این روش باید بتوان بافت‌های هرمی را در سطح سلول‌های خورشیدی به وجود آورد. این بافت‌های هرمی که ابعاد میکرومتری دارند، باعث کاهش بازتاب نور تابیده به سطح شده و موجب تغییر جهت نور به سمت داخل سلول به سمت مکان پیوند نیمه هادی می‌شوند.

در این تحقیق با استفاده از خاصیت زدایش کاتالیستی نانوذرات نقره نسبت به سیلیسیوم، بر روی بافت‌های هرمی میکرومتری، بافت‌های نانومتری ایجاد شده است که میزان بازتاب نور را به حداقل میزان ممکن رسانده است.

استفاده از روش الکتریکی نیز از دیگر روش‌های استفاده شده در دستیابی به افزایش بازده نمونه‌ها بوده است. به صورتی که با توجه به نقص‌های کریستالی به وجود آمده در سطح سلول خورشیدی ناشی از زدایش نانومتری، فرآیند منفعل سازی سطح با استفاده از پلاسمای هیدروژن مورد استفاده قرار گرفته است.

به گفته‌ اسد، مجموع این روش‌های نوری و الکتریکی منجر به ساخت سلول خورشیدی سیلیسیومی تک بلوره با بازده بالاتر از 18 درصدی شده که افزایش 23 درصدی در جریان نوری (Iph) و 4 درصدی ولتاژ مدار باز (Voc) را نسبت به نمونه‌های بدون استفاده از ساختارهای نانو به همراه داشته است.

این محقق در پایان عنوان کرد: «کشور ما از نظر موقعیت تابش خورشیدی دارای استعداد بسیار زیادی در زمینه‌ راه‌اندازی نیروگاه‌های خورشیدی است. از این روی با توجه به دانش فنی که در اجرای این پروژه در راستای طراحی و ساخت سلول‌های خورشیدی سیلیسیومی به دست آمده است، راه‌اندازی خط تولید سلول‌های خورشیدی دور از انتظار نیست.»

این تحقیقات حاصل همکاری محسن اسد- دانشجوی دکترای الکترونیک دانشگاه شیراز- محمد رضا کوثری- عضو گروه تحقیقاتی ادوات نیمه هادی- و دکتر محمدحسین شیخی- مدیر گروه تحقیقاتی ادوات نیمه هادی این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ Optik - International Journal for Light and Electron Optics (جلد 126، شماره 24، سال 2015، صفحات 5762 تا 5766) به چاپ رسیده است.

اخبارعلمی - ایسنا

تلاش محققان ایرانی برای تولید اسپرم از سلول های پوستی

دکتر حمیدرضا سلیمانپور تولیدمثل و سلول‌های بنیادی را از زمینه‌های تحقیقاتی خود در دوره پسا دکتری در دانشگاه نیوکاسل انگلیس ذکر کرد و گفت: این مطالعات در ایران ادامه یافت تا بتوانیم با ایجاد فرآیند حیاتی و آزمایشگاهی از سلول‌های عادی، سلول‌های تولید مثلی و زایشی تولید کنیم. در این مطالعات درصدد هستیم تا اگر فردی به هر دلیلی توانایی تولید اسپرم را ندارد بتوانیم از سلو‌لهای عادی بدن فرد، اسپرم تولید کنیم تا مشکل تولیدمثل را در جنس مردان برطرف کنیم.

سلیمانپور با تاکید بر این که در این تحقیق از سلول‌های فیبروبلاست نوزادان که به آن سلول‌های «فوراسکین» می‌گویند استفاده شده است، خاطرنشان کرد: سلول‌های فوراسکین توانایی تکثیر فراوانی دارند و می‌توان به تعداد زیادی این سلول‌ها را تکثیر کرد.

وی ادامه داد: زمانی که پسران ختنه می‌شوند پوستی از آنها گرفته می‌شود که معمولا دور انداخته می‌شود و ما در این تحقیقات اقدام به جداسازی سلول‌های فیبروبلاست از این پوست کردیم.

سلیمانپور ادامه داد: بر روی سلول‌های فیبروبلاست به دست آمده از نوزادان فرآیندهای مهندسی ژنتیکی انجام شد و با این روش ژن خاصی را وارد این سلو‌ل‌ها کردیم.

وی این ژن را « ژن PIWIL2» ذکر کرد و گفت: با ورود این ژن به سلول‌ها، ماهیت سلول‌ها تغییر یافت و به سمت سلول‌های زایشی رشد یافتند.

این محقق به ویژگی‌های این ژن اشاره کرد و گفت: این ژن قادر است بسیاری از سیگنال‌های داخل سلول را کنترل کند، توانایی افزایش تکثیر سلول‌ها را دارد و می‌تواند در برخی موارد به عنوان ضد آپوپتوز (مرگ برنامه ریزی شده سلول) عمل کند.

وی در عین حال با تاکید بر این که این ژن می‌تواند عامل سرطان زایی در بدن باشد، افزود: اگر این ژن در محیط خودش قرار گیرد، به عنوان عامل سرطان زا محسوب می‌شود.

سلیمانپور محل اختصاصی تولید این ژن را در بیضه دانست و یا بیان این که این ژن تقریبا در هیچ بافت دیگری وجود ندارد، خاطرنشان کرد: جنس مرد از زمان بلوغ تا زمان مرگ توانایی تولیدمثل دارد و دلیل آن را باید در توانایی این ژن جستجو کرد چرا که این ژن توانایی خود نوزایی و تکثیر دارد.

سیلمانپور با بیان این که در این مطالعات از خاصیت ژن PIWIL2 استفاده شده است، تصریح کرد: در این مطالعات این فرضیه را مطرح کردیم که اگر این ژن در سلول دیگری به غیر از سلول‌های بیضه باشد، می‌تواند توان تکثیر آن سلول‌ها را افزایش دهد که با انجام مطالعات پاسخ مثبتی دریافت کردیم.

نتایج مطالعات ما نشان داد که اگر این ژن در سلول‌های فیبروبلاست با روش‌های مهندسی ژنتیک بیان شود، این سلول‌ها از ماهیت فیبروبلاستی خود خارج و به خصوصیات سلول‌های تولید مثلی نزدیک می‌شوند.

به گفته مجری طرح، این تحقیقات نشان داد که می‌توان با استفاده از مهندسی ژنتیکی و انتقال ژن، از سلول‌های فیبروبلاست عادی یک فرد که در این تحقیقات از نوزادان بدست می‌آید، سلول‌های زایشی با پتانسیل ایجاد اسپرم تولید کرد.

سلیمانپور با بیان این که این روش در گذشته در دانشگاه نیوکاسل بر روی موش اجرایی شده است، اظهار داشت: این تحقیقات تاکنون بر روی سلول‌های فیبروبلاستی انسان اجرایی نشده بود.

وی در عین حال به بیان ویژگی دیگر این ژن پرداخت و گفت: سلول‌های فوراسکین نوزادان به شکل ذاتی و طبیعی قادر به تولید مقداری از این ژن است به این معنا که این سلول‌ها به صورت بنیادی، آمادگی تبدیل شدن به سلول‌های زایشی را دارند.

سلیمانپور اضافه کرد: از این رو با استفاده از این ژن علاوه بر تولید اسپرم می‌توان در تولید سلول‌های بنیادی القایی جنینی برای همان فرد استفاده کرد که این امر محققان را برای تولید بافت‌های مختلف بدن مانند بافت قلبی،کبدی و پانکراس از سلول‌های فیبروبلاستی یاری خواهد کرد.

وی در این باره توضیح داد: بر اساس تحقیقات سلول‌های بنیادی بیضه دارای ژن PIWIL2 است که این سلول‌ها اگر در شرایط خاص استحصال و کشت داده شوند، می‌توانند سلول‌های بنیادی جنینی را تولید کنند که این سلول‌های بنیادی نه تنها قادر به تولید اسپرم بلکه قادر به تولید کلیه بافت‌های بدن هستند.

سلیمانپور یادآور شد: نتایج این تحقیقات در مجله «نیچر» به چاپ رسیده است.
عضو هیات علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک با تاکید بر این که در این تحقیقات اسپرم را تولید نکردیم، ادامه داد: با اجرای این پروژه تحقیقاتی توانستیم در ذات سلول‌ها دگرگونی ایجاد کنیم به نحوی که در سلول‌هایی که ژن PIWIL2 تزریق شد، به لحاظ مولکولی خصوصیات زایشی را در سلول‌ها افزایش دهیم.

وی تولید سلول تکامل یافته اسپرم را از اهداف این طرح تحقیقاتی نام برد و یادآور شد: این تحقیقات گامی در جهت حل مشکلات باروری خواهد بود ضمن آن که با استفاده از نتایج این تحقیقات می‌توان در محیط آزمایشگاهی اقدام به مطالعه بر روی انواع بیماری‌های ژنتیکی کرد.

مجری طرح ادامه این تحقیقات را بر روی موش دانست و گفت: برای اثبات قدرت باروری سلول‌های فیبروبلاست تقویت شده، ادامه تحقیقات بر روی موش انجام خواهد شد.

اخبار علمی - ایسنا