توسط : 
پژوهشگران استرالیایی موفق به کشف سازوکار خودترمیمی سلولهای خورشیدی سیلیکونی پس از آسیبهای ناشی از پرتو فرابنفش شدند.
به گزارش interesting engineering، محققان با استفاده از یک روش مبتنی بر لیزر، برای اولینبار توانست بهصورت زنده و در لحظه مشاهده کند که چگونه تابش فرابنفش به سلولهای خورشیدی آسیب میزند و سپس چگونه این سلولها بهطور طبیعی و تحت تابش نور خورشید، آسیبهای وارده را ترمیم میکنند.
این تحقیق که توسط محققان دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) به سرپرستی پروفسور شیائوجینگ هائو انجام شده، امکان ردیابی تغییرات شیمیایی درون سلولهای خورشیدی پربازده را در حین قرارگیری در معرض پرتو فرابنفش فراهم میکند. این یافته میتواند روشهای فعلی آزمایش، طراحی و ارزیابی پنلهای خورشیدی برای استفاده بلندمدت در فضای باز را دگرگون کند.
به گفته هائو، این روش جدید میتواند مستقیماً در خط تولید برای ارزیابی سریع مقاومت سلولها در برابر آسیب فرابنفش بهکار گرفته شود و نقش کلیدی در کنترل کیفیت محصولات آینده ایفا کند.
چالش آسیبپذیری سلولهای خورشیدی در برابر فرابنفش
سلولهای خورشیدی سیلیکونی که سهم عمدهای از بازار انرژی خورشیدی را در اختیار دارند، در برابر تخریب ناشی از تابش فرابنفش بسیار حساس هستند. قرارگیری طولانیمدت در معرض این پرتو بهطور قابلتوجهی بازده آنها را کاهش میدهد؛ بهطوری که آزمایشها نشان میدهند پس از معادل ۲۰۰۰ ساعت قرارگیری تحت تابش فرابنفش شتابیافته، میتواند تا ۱۰ درصد از عملکرد سلول کاسته شود.
اگرچه سلولها تحت شرایط عملیاتی عادی تا حدی بهبود مییابند، اما این بازیابی پیش از این تنها در خروجی الکتریکی و نه در سطح ساختار مولکولی مواد مشاهده شده بود.
ردیابی تغییرات در سطح اتمی
برای درک بهتر این فرایند، تیم دانشگاه نیو ساوت ولز یک روش پایش غیرمخرب مبتنی بر «طیفسنجی رامان فرابنفش» ابداع کردند. در این روش با تابش لیزر و تحلیل پراکندگی نور، ارتعاشات مولکولی و تغییرات ساختاری ماده در مقیاس میکروسکوپی ردیابی میشود.
ژیهنگ لیو، یکی از پژوهشگران این مطالعه، توضیح میدهد: «این روش مانند یک دوربین عمل میکند. بهجای اندازهگیری صرف توان خروجی، میتوانیم ببینیم خود ماده در لحظه چگونه تغییر میکند.»
نتایج نشان داد که تابش فرابنفش پیوندهای شیمیایی بین اتمهای هیدروژن، سیلیکون و بور را در نزدیکی سطح سلول تغییر داده و لایه محافظتی آن را تضعیف میکند. اما با قرارگیری مجدد سلول در معرض نور مرئی خورشید، این پیوندها ترمیم شده و ساختار شیمیایی تقریباً به حالت اولیه بازمیگردد.
آنگ لیو، دیگر محقق این پروژه، میگوید: «این یافته ثابت میکند که بازیابی تنها یک پدیده الکتریکی نیست، بلکه ماده در سطح اتمی واقعاً ترمیم میشود.»
پیامدهای کلیدی برای صنعت انرژی خورشیدی
این کشف میتواند روشهای متداول آزمایشهای تسریعشده عمر پنلها را متحول کند. در حال حاضر، پنلها تحت تابش شدید فرابنفش قرار میگیرند تا سالها استفاده در محیط واقعی شبیهسازی شود، اما این روش ممکن است آسیبهای موقت و برگشتپذیر را با تخریبهای دائمی اشتباه بگیرد.
روش جدید امکان تمایز قائل شدن بین تغییرات موقت و آسیبهای غیرقابل جبران را فراهم میکند که برای پیشبینی دقیق عمر مفید پنلها حیاتی است. این فناوری میتواند حساسیت سلول به پرتو فرابنفش را در عرض چند ثانیه و بدون آسیبزدن به آن تشخیص دهد.
به گفته پژوهشگران، این ابزار برای غربالگری مواد جدید، بهینهسازی طراحی سلولها و کنترل کیفیت در خط تولید بسیار سودمند خواهد بود.
هائو در پایان تأکید میکند: «این روش تصویری واقعیتر از عملکرد سلولها در شرایط واقعی ارائه میدهد و در نهایت به تولید پنلهای خورشیدی بادوامتر و قابلاطمینانتر منجر خواهد شد.»
یافتههای این تحقیق در نشریه علمی Energy & Environmental Science منتشر شده است.
