نسل جدید سلول‌های خورشیدی

[ßяɪcε]

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.

سلول‌های خورشیدی پروفسکیت-پایه مزایای زیادی دارند. آن‌ها ساده، ارزان و انعطاف‌پذیر هستند. انعطاف‌پذیری بازه‌ی جدیدی از روش‌ها و مکان‌های استفاده را به روی سلول‌های خورشیدی باز می‌کند. در سال‌های اخیر بازده‌ی انرژی آن‌ها نیز به بازده‌ی سلول‌های خورشیدی مرسوم بر پایه‌ی سیلیکون رسیده است. نحوه‌ی تولید سلول‌های خورشیدی بر پایه‌ی پروفسکیت با چالش‌های متعددی روبه‌رو بوده است. اکنون متخصصین موسسه‌ی صنعتی جورجیا، دانشگاه کالیفرنیا و MIT، راه جدیدی برای تولید این سلول‌ها یافته‌اند. «خوان پابلو» استادیار علم مواد در موسسه‌ی جورجیا، می‌گوید: «این نوع سلول‌ها دارای مزایای زیادی هستند، زیرا وزن بسیار پایینی دارند و می‌توان آن‌ها را از پلاستیک‌های انعطاف‌پذیر ساخت. برای اینکه بتوانند در بازار فروش قابل رقابت باشند، باید کارایی آن‌ها را بالاتر ببریم.»

در مطالعه‌ای که با حمایت مالی وزارت انرژی و بنیاد ملی علوم آمریکا در مجله‌ی Science به چاپ رسیده، محققین جزئیات بیشتری از مکانیسم‌های اضافه کردن فلزات قلیایی به سلول‌های پروفسکیتی به‌منظور بهبود عملکرد آن‌ها را شرح داده‌اند. «دیوید فنینگ» از دانشگاه کالیفرنیا، می‌گوید: «پروفسکیت واقعاً می‌تواند وضعیت انرژی خورشیدی را دگرگون کند. آن‌ها قابلیت کاهش هزینه‌ها بدون کم شدن عملکردها را دارند، ولی هنوز اصول بنیادین این مواد باید بیشتر شناخته شوند.» برای درک بهتر کریستال‌های پروفسکیت، می‌توان آن‌ها را مانند یک ساختار سه‌تایی تصور کرد. یک بخش از این ساختار سه‌تایی از سرب تشکیل شده است. یخش دوم از یک ماده‌ی آلی مانند متیل آمونیوم ساخته شده است و بخش سوم معمولاً از برم و یون تشکیل می‌شود. در سال‌های اخیر محققین ترکیب مواد مختلفی را برای دستیابی به عملکردهای بهتر آزموده‌اند. حتی در برخی تحقیقات از سزیم و روبیدیوم به جای بخش آلی ترکیب استفاده شده است.

خوان پابلو می‌گوید: «ما از تحقیقات گذشته دریافتیم که اضافه کردن سزیم و روبیدیوم باعث پایدارتر شدن و بهبود عملکرد ترکیب می‌شود.» البته در مورد اینکه چرا اضافه کردن این مواد قلیایی عملکرد پروفسکیت را بهبود می‌بخشد، اطلاعات دقیقی وجود نداشت. محققین برای درک بهتر این مورد از اشعه‌ی ایکس پُرقدرت استفاده کردند و توانستند نقش هر عنصر در بهبود عملکرد محصول را بررسی کنند. آن‌ها دریافتند که اضافه کردن سزیم و روبیدیوم باعث می‌شود که برم و ید موجود در ساختار، به‌صورت همگن‌تر ترکیب شوند و بازده تبدیل در سلول بالاتر برود. در واقع می‌توان گفت که یکسان بودن ترکیبات و ساختار کریستالی می‌تواند ظرفیت‌های بالقوه‌ی ترکیب را مورد استفاده قرار دهد. این یافته‌ها نشان دادند که سلول‌های خورشیدی بر پایه‌ی پروفسکیت در مقیاس نانو، چگونه کار می‌کنند و می‌توانند اساس مطالعات آینده باشند.