توسط : پژوهشگران روشی نوآورانه برای افزایش کارایی پنلهای خورشیدی و مقاومسازی آنها در برابر گرما ارائه کردهاند؛ کلید این نوآوری، طراحی لایه ارتباطی بین بخش پروسکایت و سیلیکون است.
به گزارش تکاکسپلور، پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور، سلول خورشیدی تاندم پروسکایت سیلیکون توسعه دادهاند که توانایی جذب طیف گستردهتری از نور خورشید را دارد و راندمان آن به آستانه چشمگیر ۳۵ درصد رسیده است. محققان با تمرکز بر نقطه حساس طراحی سلولهای پروسکایت-سیلیکون، راهحلی برای افزایش طول عمر و پایداری آنها ارائه کردهاند.
نقطه کلیدی، لایه بسیار نازکی است که بخش پروسکایت را به سیلیکون متصل میکند. این لایه با اینکه ظاهراً کوچک و ساده است، نقش حیاتی در انتقال روان بارهای الکتریکی دارد. با از کار افتادن آن، عملکرد کل سلول کاهش مییابد.
سالها تصور میشد ساختار پروسکایت عامل اصلی ناپایداری است، اما آزمایشهای اخیر نشان داد پروسکایت سلول را در برابر نور و گرما بسیار مقاوم میکند و در واقع، این لایه ارتباطی ظریف است که شروع به تجزیه و ایجاد اختلال در جریان الکتریکی میکند.
این لایه که با عنوان «تکلایههای خودساز» شناخته میشود، از مولکولهایی تشکیل شده که مانند یک فرش، با نظم خاص کنار هم قرار میگیرند. در دمای بالا، این نظم بههم میریزد و مولکولها دچار پیچخوردگی یا جدایش میشوند؛ درنتیجه مسیر عبور جریان الکتریکی مسدود میشود.
تیم تحقیقاتی برای حل این مشکل، نسخه جدید و تقویتشدهای از این لایه مولکولی طراحی کرد که مولکولها را محکمتر کنارهم نگه میدارد. این بار مولکولها پس از آرایش منظم، پیوندهای شیمیایی قوی با یکدیگر تشکیل میدهند و شبکهای مقاوم میسازند که در برابر گرما پایداری بالایی دارد. در واقع، لایه ظریف قبلی به نوعی «چسب مولکولی» قدرتمند تبدیل شده که اتصال بین پروسکایت و سیلیکون را بسیار مقاوم و پایدار کرده است.
پس از اجرای این تغییر، سلولهای خورشیدی توسعهیافته، به راندمان تأییدشده ۳۳.۶ درصد دست یافتند و مهمتر اینکه پس از ۱۲۰۰ ساعت کار مداوم در دمای ۶۵ درجه سانتیگراد، بیش از ۹۶ درصد کارایی اولیه خود را حفظ کردند؛ سطحی از پایداری که برای فناوریهای مبتنی بر پروسکایت کمسابقه محسوب میشود.
این میزان دوام، گامی مهم برای ورود فناوری تاندم پروسکایت-سیلیکون به بازار واقعی و استفاده گسترده در نیروگاهها و پشتبامها است؛ جایی که پنلهای خورشیدی باید ۲۰ تا ۲۵ سال دوام آورند و عملکرد قابل اتکایی ارائه دهند.
پژوهشگران میگویند این راهکار ساده اما مؤثر، ضعیفترین نقطه این فناوری را هدف قرار داده و امکان کارکرد مطمئن و بلندمدت آن را فراهم کرده است. گام بعدی، آزمایش نسخههای بزرگتر در محیط واقعی فضای باز، بهویژه در شرایط گرم و مرطوبی مانند سنگاپور خواهد بود. در صورت موفقیت، این فناوری میتواند آینده پنلهای خورشیدی را متحول کند و از همان مساحت فعلی، برق بسیار بیشتری در اختیار جهان قرار دهد.
نتایج این مطالعات در مجله Science منتشر شده است.
