دستاورد دانشمندان؛
نسل جدید صفحات خورشیدی به بازار می‌آید

نسل بعدی صفحات خورشیدی که این گروه از دانشمندان به فناوری ساخت آن دست‌یافته‌اند، ارزان‌تر و مقاوم‌تر برای تولید برق نسبت به صفحات خورشیدی سنتی است؛ اما هنوز موانعی برای افزایش کارایی این ابزارها در شرایط عادی وجود دارد.

نلسون دزده، استاد رشته مهندسی انرژی و معدنی در دانشگاه دولتی پنسیلوانیای آمریکا و یکی از محققان این گروه از دانشمندان این روش را در مقاله‌ای در نشریه انرژی طبیعت/ Nature Energy برای خلق صفحات خورشیدی پروسکایت (نوعی ماده معدنی از مجموعه کانی‌ها) تشریح کرده‌ که اکنون ۲۱.۵۹ درصد کارآمدی نور خورشید نسبت به برق دارد.

دزده می‌گوید: ماده پروسکایت‌ برای تولید صفحات خورشیدی مفید است؛ زیرا با استفاده از این ماده می‌توان صفحات خورشیدی را در دمای محیط و با استفاده از انرژی کمتری نسبت به مواد سیلیکونی سنتی تولید کرد.

محققان می‌گویند این روش شرایط را برای توسعه صفحات خورشیدی ساخته شده بر مبنای همه نوع پروسکایت‌ یا ترکیبات مختلف پروسکایت‌ها فراهم می‌کند. اقدامات و پژوهش‌های آتی علاوه بر توسعه روش‌ها برای استفاده از ترکیب‌های مختلف می‌تواند شامل مقاوم‌ساختن بیشتر صفحات خورشیدی ساخته این گروه از پژوهشگران در شرایط محیطی و رساندن آنها به اندازه صفحات خورشیدی سنتی فعلی باشد.

با وجود این، دانشمندان یادشده در مقاله خود متذکر شده اند که مواد مدنظر استفاده شده برای این نوع صفحات خورشیدی؛ شامل هالیدهای فلزی ترکیبی حاوی اجزای آلی است که در برابر رطوبت، اکسیژن و گرما حساس اند و به همین دلیل قرار گرفتن در معرض شرایط واقعی می تواند منجر به تخریب سریع عملکرد شود.

یک راهکار استفاده از مواد پروسکایتی غیرآلی مانند یدید سرب سزیم است که خواص الکتریکی خوب و مقاومت بیشتری نسبت به عوامل محیطی دارد. اما این ماده چند شکلی است؛ یعنی در فازهای متعدد با ساختارهای کریستالی متفاوت وجود دارد. دو فاز این مواد برای ساخت صفحات خورشیدی مناسب است، اما می‌تواند به‌راحتی در دمای محیط به فاز غیر فوتواکتیو نامطلوب تبدیل شود که کارایی صفحات خورشیدی را کاهش می‌دهد. دانشمندان با استفاده از روش رسوب‌گذاری دوگانه و با تغییر فازهای این ماده، توانستند مواد نیمه‌رسانایی تولید کنند که می‌توان از آنها برای کمک به جذب انرژی بیشتر از خورشید و تبدیل به برق کارآمدتر استفاده کرد.

دزده در این مورد گفت: نکته جذاب در این دستاورد کار استفاده از صفحات خورشیدی ناهمگون فاز با استفاده از دو فاز و شکل متفاوت از یک ماده است. این امر پایداری مواد را بهبود می بخشد و از تبدیل متقابل بین دو فاز جلوگیری می‌کند.

وی افزود: محققان در نهایت صفحاتی را طراحی کردند و ساختند که کارایی آن در تبدیل نور خورشید به برق ۲۱.۵۹ درصد است و این رقم در میان بالاترین‌های درصد گزارش شده برای این نوع رویکرد و نشان‌دهنده مقاومت عالی صفحات خورشیدی است. صفحات خورشیدی دستگاه‌ها پس از ۲۰۰ ساعت نگهداری در شرایط محیط بیش از ۹۰ درصد کارایی اولیه را حفظ کردند. روش استفاده از دو فاز یک ماده که در طراحی و توسعه در این صفحات استفاده کردیم، آینده روشنی را برای صنعت صفحات خورشیدی پروسکایتی بسیار کارآمد و پایدار رقم می‌زند.

به گفته پژوهشگران، روش رسوب‌گذاری دوگانه استفاده شده زمینه را برای توسعه صفحات خورشیدی ساخته شده از انواع پروسکایت‌ها فراهم کند. همچنین با توسعه این روش به دیگر ترکیبات شیمیایی، پژوهش‌های آینده شامل ساخت همین نوع صفحات خورشیدی به شکلی مقاوم‌تر و رساندن آنها به اندازه صفحات خورشیدی سنتی را می‌توان پیش برد و ساخت.

دزده نیز گفت: انتظار داریم با این رویکرد میزان کارایی صفحات خورشیدی را به ۲۵ درصد برسانیم و در این زمان روند تجاری سازی محصول را آغاز می‌کنیم.