سلول خورشیدی پروسکایت چیست؟ | انواع، ساختار و ویژگی‌ها

سلول خورشیدی پروسکایت (perovskite solar cell) یکی از مهم‌ترین دستاوردهای نسل سوم فناوری‌های خورشیدی است. در این نوع سلول‌ها، از ترکیباتی با ساختار بلوری پروسکایت به‌عنوان لایه جذب‌کننده نور استفاده می‌شود؛ موادی که به‌دلیل توانایی چشمگیر در جذب نور و انتقال بار الکتریکی، توجه گسترده‌ای را در سال‌های اخیر به خود جلب کرده‌اند. بازده بالای تبدیل توان (PCE) و امکان تولید با هزینه کمتر، سلول‌های پروسکایت را به گزینه‌ای امیدوارکننده برای آینده انرژی خورشیدی تبدیل کرده است. در این مطلب از کلین پست، به بررسی دقیق‌تر این فناوری نوظهور و جایگاه آن در مسیر تحول صنعت انرژی می‌پردازیم.

سلول خورشیدی پروسکایت چیست؟

جاذب‌های پروسکایتی به‌دلیل ویژگی‌های نوری و الکترونی خارق‌العاده خود، به یکی از امیدبخش‌ترین مواد در فناوری‌های خورشیدی تبدیل شده‌اند. این مواد، به‌ویژه ترکیبات سه‌بعدی مانند متیل‌آمونیوم یدید (MAPbI₃)، ساختاری دارند که در برابر نقص‌های بلوری بسیار تحمل‌پذیر است. همین ویژگی امکان تنظیم دلخواه گپ نواری (band gap) را از طریق کنترل مقدار هالیدها در ساختار بلور فراهم می‌کند، بدون آن‌که تغییری اساسی در چارچوب ماده ایجاد شود.

این قابلیت، مسیر را برای ساخت سلول‌های چنداتصاله (multijunction) هموار کرده است؛ سلول‌هایی که با استفاده از چندین لایه پروسکایتی با ساختار مشابه، طیف وسیع‌تری از نور خورشید را جذب می‌کنند. در نتیجه، محدودیت نظری بازدهی موسوم به شاکلی–کویزر (Shockley–Queisser) در سلول‌های تک‌اتصاله تا حد زیادی برطرف می‌شود.

از زمان معرفی این سلول‌ها در سال ۲۰۰۹، پیشرفت‌های چشمگیری در طراحی ساختار و روش‌های رسوب‌دهی مواد به دست آمده است. بازده تبدیل توان (PCE) در سلول‌های تک‌اتصاله پروسکایتی از تنها ۳.۸ درصد در آغاز کار به ۲۷.۷ درصد افزایش یافته است — رقمی که از بهترین سلول‌های سیلیکونی تک‌کریستالی نیز فراتر رفته است.

در تازه‌ترین دستاوردها، بازده ۲۹.۸ درصدی در سلول‌های چنداتصاله پروسکایت–سیلیکون ثبت شده و پژوهش‌ها نشان می‌دهند که سلول‌های چنداتصاله تمام‌پروسکایت می‌توانند به بازدهی تا ۳۱.۹ درصد نیز دست یابند؛ آن هم با ردپای کربنی بسیار پایین، که آن‌ها را به گزینه‌ای استثنایی برای آینده انرژی خورشیدی بدل می‌کند.

مزایای سلول خورشیدی پروسکایت چیست؟

جاذب‌های پروسکایتی از نوع نیمه‌هادی‌هایی با شکاف نواری مستقیم هستند و طول نفوذ بالایی برای حامل‌های بار (الکترون و حفره) دارند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود نور خورشید را به‌طور مؤثری جذب کنند و حتی در لایه‌هایی بسیار نازک نیز به بازدهی بالایی دست یابند. نتیجه آن، ساخت سلول‌های خورشیدی با انعطاف‌پذیری بالا، وزن کم و قابلیت نیمه‌شفاف بودن است؛ خصوصیاتی که مسیر استفاده از این فناوری را در کاربردهای متنوعی مانند پنجره‌های تولیدکننده برق یا سطوح قابل‌حمل انرژی هموار کرده است.

از سوی دیگر، این سلول‌ها ارزان هستند و آسان تولید می‌شوند. این سلول‌ها را می‌توان با روش‌های مبتنی بر محلول مانند چاپ یا سانتریفیوژ تولید کرد، بدون نیاز به تجهیزات پیچیده یا دمای بالا. افزون بر این، قابلیت بازیافت تا ۹۹.۲ درصد مواد اولیه، نه‌تنها هزینه تولید را کاهش می‌دهد بلکه گامی مهم در جهت توسعه پایدار و اقتصاد چرخشی در صنعت انرژی خورشیدی به شمار می‌آید.

مزایای اصلی سلول‌های خورشیدی پروسکایت را می‌توان در حوزه‌های عملکرد، قابلیت کاربرد و پایداری دسته‌بندی کرد:

۱. عملکرد (Performance):

• بازدهی بالا: سلول‌های خورشیدی پروسکایت طی یک دهه گذشته رشد چشمگیری در راندمان داشته‌اند؛ به‌گونه‌ای که نتایج جدید برخی مطالعات از عبور بازده از مرز ۳۰ درصد خبر می‌دهد. این سلول‌ها با ساختار شکاف نواری مستقیم قادرند نور خورشید را حتی در لایه‌هایی بسیار نازک به‌طور مؤثر جذب کنند؛ ویژگی که آن‌ها را گزینه‌ای ایده‌آل برای سلول‌های خورشیدی سبک‌وزن و انعطاف‌پذیر می‌سازد.
  
• شکاف نواری قابل تنظیم: یکی از مزایای کلیدی پروسکایت‌ها، قابلیت تنظیم شکاف نواری است؛ به این معنا که می‌توان آن‌ها را برای جذب بخش‌های مختلف طیف خورشید طراحی کرد. این ویژگی آن‌ها را برای کاربردهایی مانند کشاورزی خورشیدی (Agrivoltaics)، سلول‌های تاندم (برای تکمیل سیلیکون یا دیگر مواد) و استفاده در مکان‌هایی که سلول‌های سیلیکونی عملکرد ضعیفی دارند (نور غیرمستقیم، محیط‌های داخلی، زوایای کم تابش خورشید و غیره) مناسب می‌سازد.

دستاورد محقق ایرانی: بهینه‌سازی و افزایش راندمان سلول‌های خورشیدی پروسکایت

۲. قابلیت کاربرد (Applicability):

• وزن پایین: در صورت استفاده از بسترهای پلیمری، سلول‌های پروسکایت نسبت به سلول‌های سیلیکونی مبتنی بر شیشه، وزن بسیار کمتری دارند و برای کاربردهای قابل‌حمل یا معماری ایده‌آل هستند.
  
• انعطاف‌پذیری بالا: به‌دلیل قابلیت فرآوری محلولی، می‌توان این مواد را با روش‌هایی مانند چاپ یا پوشش‌دهی روی سطوح انعطاف‌پذیر اعمال کرد. در نتیجه، می‌توان پنجره‌ها، سقف‌ها یا نماهای ساختمان‌ها را به منابع تولید انرژی خورشیدی تبدیل کرد.
  
• شفافیت: پروسکایت‌ها امکان ساخت پنل‌های نیمه‌شفاف را فراهم می‌کنند که در پروژه‌های ادغام انرژی در ساختمان (BIPV) و سایر دستگاه‌های نوری کاربرد گسترده‌ای دارند.

۳. پایداری و اقتصاد (Sustainability & Economics):

• هزینه پایین و تولید آسان: پروسکایت‌ها به‌عنوان یک فناوری نوظهور، فرآیند تولید کم‌هزینه و ساده‌ای دارند و به سرمایه‌گذاری کمتری نسبت به فناوری‌های سیلیکونی نیازمندند.
  
• پایداری فرایند تولید: روش‌های محلولی تولید این سلول‌ها از نظر مصرف انرژی و میزان ضایعات مواد، بهینه و دوستدار محیط‌زیست هستند.
  
• قابلیت بازیافت بالا: بیشتر پنل‌های پروسکایتی قابلیت بازیافت گسترده دارند و برخی فرمولاسیون‌ها حتی به نرخ ۱۰۰ درصد بازیافت مواد اولیه رسیده‌اند.
  
• مواد اولیه فراوان و ارزان: مواد سازنده این سلول‌ها — شامل متیل‌آمونیوم، سرب و ید — از منابع پایدار و فراوان تأمین می‌شوند و نگرانی تأمین مواد خام را به حداقل می‌رسانند.
  
• بازدهی اقتصادی بالا: از نظر نسبت توان تولیدی به هزینه (وات بر دلار)، سلول‌های پروسکایت یکی از به‌صرفه‌ترین فناوری‌های فتوولتائیک محسوب می‌شوند.
  
• تولید مقیاس‌پذیر: سلول‌های خورشیدی پروسکایت را می‌توان با استفاده از تکنیک‌های ساده فرایند محلولی مانند پوشش‌دهی چرخشی (Spin Coating)، پوشش‌دهی شکاف-قالبی (Slot-Die Coating) یا چاپ جوهرافشان تولید کرد که تولید انبوه را نسبت به سلول‌های سنتی سیلیکونی مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌کند.

انواع سلول خورشیدی پروسکایت

سلول‌های خورشیدی پروسکایت را می‌توان بر اساس ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی به چند دسته اصلی تقسیم کرد:

۱. پروسکایت‌های آلی-فلزی (Hybrid Organic-Inorganic)

• متیل‌آمونیوم سرب یدید (MAPbI₃):
  پرکاربردترین پروسکایت اولیه با بازده بالا، اما پایداری کمتر در برابر رطوبت و حرارت.
• فرمامیدینیوم سرب یدید (FAPbI₃):
  ساختار کریستالی پایدارتری نسبت به MAPbI₃ دارد و مقاومت بیشتری در برابر تخریب نشان می‌دهد.

۲. پروسکایت‌های معدنی (All-Inorganic)

• سزیم پروسکایت (CsPbI₃):
  پایداری حرارتی و فازی عالی دارد و مناسب برای محیط‌های با دما و تابش بالا است.

۳. پروسکایت‌های چندکاتیونی (Mixed-Cation)

• ترکیبی از کاتیون‌های MA، FA و Cs برای بهبود پایداری حرارتی و بهینه‌سازی عملکرد نوری.
• مثال: ترکیب CsI با FA یا MA برای افزایش دوام سلول و عملکرد بهتر.

۴. پروسکایت‌های بدون سرب (Lead-Free)

• پروسکایت‌های مبتنی بر قلع (Sn) یا دیگر عناصر برای کاهش سمیت و نگرانی‌های زیست‌محیطی.
• هنوز در مرحله تحقیق و توسعه هستند و بازدهی کمتری نسبت به پروسکایت‌های سربی دارند.

مروری جامع بر انواع طراحی سلول خورشیدی پروسکایت تماس پشتی

سلول‌های خورشیدی تاندم پروسکایت

سلول‌های خورشیدی تاندم (Tandem Solar Cells) یکی از پیشرفته‌ترین نسل‌های فناوری فتوولتائیک به شمار می‌روند که با هدف افزایش بازده تبدیل انرژی فراتر از محدودیت‌های تک‌لایه‌ای طراحی شده‌اند. در این سلول‌ها، دو یا چند ماده فتوولتائیک با شکاف نواری متفاوت روی یکدیگر قرار می‌گیرند تا هرکدام بخشی از طیف نور خورشید را جذب و به الکتریسیته تبدیل کنند.

در یک سلول خورشیدی معمولی، بخش قابل توجهی از انرژی خورشید به دلیل ناهماهنگی شکاف نواری هدر می‌رود؛ زیرا نور با طول‌موج‌های بلندتر جذب نمی‌شود و فوتون‌های پرانرژی‌تر نیز انرژی اضافی خود را به صورت گرما از دست می‌دهند. اما در سلول‌های تاندم، این مشکل برطرف می‌شود؛ لایه بالایی نور پرانرژی‌تر را جذب می‌کند و لایه‌های زیرین نور با انرژی کمتر را دریافت می‌کنند.

پروسکایت‌ها در این میان نقش کلیدی دارند، زیرا با تنظیم ترکیب شیمیایی خود، می‌توانند شکاف نواری متفاوتی ایجاد کنند و دقیقاً با نیاز سلول‌های سیلیکونی یا مواد دیگر هماهنگ شوند. به همین دلیل، سلول‌های تاندم پروسکایت–سیلیکون در سال‌های اخیر به یکی از امیدبخش‌ترین مسیرها برای عبور از محدودیت بازدهی ۲۹ درصدی سلول‌های سیلیکونی تبدیل شده‌اند.

نمونه‌های آزمایشی این سلول‌ها اکنون به بیش از ۳۳ درصد بازدهی تبدیل توان (PCE) رسیده‌اند؛ رکوردی که پیش‌تر دست‌نیافتنی به نظر می‌رسید. علاوه بر این، ساخت سلول‌های تاندم با دو یا سه لایه پروسکایتی نیز در دست بررسی است که می‌تواند بازده را حتی بیشتر افزایش دهد.

در نهایت، اگر چالش‌هایی مانند پایداری طولانی‌مدت، هزینه تولید و سازگاری صنعتی برطرف شود، سلول‌های تاندم می‌توانند نسل آینده فناوری خورشیدی باشند و نقشی تعیین‌کننده در گذار جهانی به انرژی‌های تجدیدپذیر ایفا کنند.

مهم‌ترین چالش‌های پیش روی سلول خورشیدی پروسکایت چیست؟

با وجود پتانسیل چشمگیر، سلول‌های خورشیدی پروسکایت هنوز با چالش‌های مهمی روبه‌رو هستند که بزرگ‌ترین آن‌ها به پایداری در برابر رطوبت، حرارت و تابش فرابنفش (UV) مربوط می‌شود. به‌دلیل ماهیت رطوبت‌دوست مواد پروسکایتی، این سلول‌ها در برابر بخار آب به‌سرعت تخریب می‌شوند و قرارگیری طولانی‌مدت در معرض نور فرابنفش یا دمای بالا نیز موجب تجزیه ساختار بلوری آن‌ها می‌گردد.

از سوی دیگر، وجود سرب در اغلب ترکیبات پروسکایتی نگرانی‌های زیست‌محیطی و ایمنی به‌همراه دارد. همین موضوع سبب شده است پژوهشگران به‌دنبال جایگزین‌های بدون سرب مانند پروسکایت‌های مبتنی بر قلع یا بیسموت باشند که عملکردی مشابه، اما با اثرات زیست‌محیطی کمتر دارند.

از دیگر چالش‌های فنی پروسکایت‌ها، پدیده هیسترزیس در منحنی جریان–ولتاژ (J–V Hysteresis) است. این پدیده موجب تغییرات موقتی در عملکرد سلول می‌شود و منشأ دقیق آن هنوز به‌طور کامل شناخته نشده است.

در مقایسه، سلول‌های سیلیکونی همچنان فناوری غالب در صنعت فتوولتائیک به شمار می‌روند. این فناوری اگرچه از نظر پایداری و تکرارپذیری اثبات‌شده است، اما گران، سخت و غیرمنعطف بوده و به سقف نظری بازدهی حدود ۲۹ درصد نزدیک شده است — عددی که توسعه‌ی بیشتر آن را دشوار می‌کند.

با وجود تمام این چالش‌ها، موج عظیمی از تحقیقات و سرمایه‌گذاری‌ها در سراسر جهان روی این فناوری متمرکز شده است. بسیاری از دانشگاه‌ها و شرکت‌های پیشرو باور دارند که پروسکایت‌ها آینده صنعت خورشیدی را شکل خواهند داد. به لطف بازدهی بالا، قابلیت تنظیم ویژگی‌های نوری و هزینه تولید پایین، سلول‌های پروسکایتی گامی بزرگ در تکامل فناوری فتوولتائیک به شمار می‌روند.

پژوهش‌ها برای افزایش دوام، بهبود پایداری و توسعه سلول‌های تاندم سیلیکون–پروسکایت با سرعت ادامه دارد — نوآوری‌هایی که می‌توانند این فناوری را به یکی از ارکان اصلی سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر آینده بدل کنند.

چشم‌انداز آینده

دانشمندان در سراسر جهان درحال توسعه طیف وسیعی از راه‌حل‌ها برای غلبه بر چالش‌های ساخت و تجاری‌سازی سلول‌های پروسکایت هستند. این راه‌حل‌ها شامل موارد زیر است:

• مهندسی ساختار سلول: طراحی لایه‌بندی جدید و بهینه‌تر.
• بافت‌دهی سطح (Surface Texturing): برای بهبود جذب نور و خواص الکتریکی.
• عایق‌بندی (Encapsulation): استفاده از پلیمرهای ضد آب و مسدودکننده پرتو فرابنفش برای محافظت از سلول در برابر عوامل مخرب محیطی.
• جایگزینی سرب: استفاده از سایر فلزات واسطه مانند قلع (Sn) به جای سرب برای کاهش سمیت.
• تدوین استانداردهای جدید: در حال حاضر روش‌های نوین اعتبارسنجی و پروتکل‌های آزمایشی برای پیشبرد بیشتر این فناوری نسبتاً جدید در حال توسعه است.

سرمایه‌گذاری بزرگ ژاپن روی نسل جدید پنل‌های خورشیدی پروسکایتی؛ فوق‌نازک، سبک و انعطاف‌پذیر

 معرفی دقیق‌تر مواد و پیش‌ماده‌ها

ساختار کلی مواد پروسکایت با فرمول شیمیایی ABX₃ نشان داده می‌شود که در آن:

• کاتیون “A” اغلب متیل‌آمونیوم (MA⁺)، فرمامیدینیوم (FA⁺) یا سزیم (Cs⁺) است.
• کاتیون “B” معمولاً سرب (Pb²⁺) یا قلع (Sn²⁺) است.
• آنیون “X” یک هالید مانند یدید (I⁻)، برمید (Br⁻) یا کلرید (Cl⁻) است.

مواد رایج در سلول‌های خورشیدی پروسکایت

1. متیل‌آمونیوم سرب یدید (MAPbI₃): نخستین ترکیب پروسکایتی بود که به‌طور گسترده در سلول‌های خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت. این ماده بازدهی بالایی ارائه می‌دهد، اما در برابر رطوبت و حرارت پایداری کمی دارد و به‌سرعت دچار افت عملکرد می‌شود.
   
2. فرمامیدینیوم سرب یدید (FAPbI₃): این ترکیب از ساختار بلوری پایدارتری نسبت به MAPbI₃ برخوردار است و در برابر تخریب محیطی مقاومت بیشتری دارد. به همین دلیل، در نسل‌های جدید سلول‌های پروسکایتی کاربرد فراوانی یافته است.
   
3. پروسکایت‌های مبتنی بر سزیم (CsPbI₃): این نوع پروسکایت‌ها، به‌ویژه انواع کاملاً معدنی آن‌ها، به دلیل پایداری حرارتی و فازی بسیار بالا شناخته شده‌اند و گزینه‌ای امیدوارکننده برای استفاده در شرایط سخت محیطی محسوب می‌شوند.

برای تشکیل لایه پروسکایت، معمولاً از پیش‌ماده‌های مبتنی بر محلول استفاده می‌شود:

1. FAI (فرمامیدینیوم یدید): از این ماده معمولاً برای تشکیل پروسکایت‌های FAPbI₃ استفاده می‌شود که پایداری حرارتی و بازده بهتری نسبت به نمونه‌های مبتنی بر متیل‌آمونیوم دارد.
2. MAI (متیل‌آمونیوم یدید): این ماده برای پروسکایت‌های مبتنی بر MAPbI₃ استفاده می‌شد، اما به‌تدریج به‌دلیل پایداری بالاتر پروسکایت‌های مبتنی بر FA، در حال جایگزینی با FAI است.
3. PbI₂ (سرب یدید): این یک پیش‌ماده حیاتی در پروسکایت‌های مبتنی بر سرب است که با نمک‌های هالید آلی واکنش داده و لایه پروسکایت را تشکیل می‌دهد.
4. SnI₂ (قلع یدید): از این ماده در سنتز پروسکایت‌های مبتنی بر قلع استفاده می‌شود. بااین‌حال، سلول‌های پروسکایتی قلعی به‌دلیل اکسیداسیون قلع، پایداری کم‌تری نسبت به نمونه‌های سربی دارند.
5. CsI (سزیم یدید): این ترکیب معمولاً همراه با کاتیون‌های دیگر مانند فرمامیدینیوم (FA) یا متیل‌آمونیوم (MA) به کار می‌رود تا پایداری حرارتی افزایش یافته و عملکرد کلی سلول‌های پروسکایتی چندکاتیونی (Mixed-Cation) بهینه شود. چنین ترکیباتی با ایجاد تعادل میان پایداری و بازده، نقش مهمی در توسعه نسل‌های جدید سلول‌های خورشیدی پروسکایتی دارند.

معماری‌های NIP و PIN

سلول‌های خورشیدی پروسکایت عموماً یکی از دو معماری اصلی NIP (Negative-Intrinsic-Positive) یا PIN (Positive-Intrinsic-Negative) را دارند. این اصطلاحات به چیدمان لایه انتقال‌دهنده الکترون (ETL) و لایه انتقال‌دهنده حفره (HTL) در اطراف جاذب پروسکایت مربوط می‌شوند.

ساختار NIP (منفی-ذاتی-مثبت)

در ساختار NIP، لایه انتقال‌دهنده الکترون (ETL) در زیر لایه جاذب پروسکایت قرار می‌گیرد و لایه انتقال‌دهنده حفره (HTL) در بالای آن قرار دارد. مواد متداول مورد استفاده برای ETL و HTL در این معماری عبارتند از:

لایه انتقال‌دهنده الکترون (ETL):

• TiO₂ (تیتانیوم دی‌اکسید): به‌دلیل تحرک‌پذیری بالای الکترونی و شفافیت، به‌طور گسترده استفاده می‌شود. با لایه پروسکایت interface (فصل مشترک) خوبی تشکیل داده و الکترون‌ها را به‌طور کارآمد استخراج می‌کند.
• SnO₂ (قلع دی‌اکسید): یک جایگزین رایج برای TiO₂ است که پایداری حرارتی و قابلیت فرآوری بهتری ارائه می‌دهد و آن را به انتخابی محبوب در دستگاه‌های با بازده بالا تبدیل کرده است.
• ZnO (روی اکسید): این ماده به‌دلیل تحرک‌پذیری الکترونی بالا، گزینه دیگری برای ETL است، اما ممکن است در تعامل با پروسکایت‌ها با مشکلات پایداری مواجه شود.

لایه انتقال‌دهنده حفره (HTL):

• Spiro-OMeTAD: این ماده یکی از رایج‌ترین مواد HTL در سلول‌های NIP است که به‌دلیل بازدهی بالا در استخراج حفره‌ها شناخته می‌شود.
• PTAA (پلی‌تری‌آریل‌آمین): یکی دیگر از مواد HTL است که برای بهبود پایداری و بازدهی در سلول پروسکایت استفاده می‌شود.

ساختار PIN (مثبت-ذاتی-منفی)

در ساختار PIN (که به آن ساختار معکوس نیز گفته می‌شود)، چیدمان لایه‌ها برعکس می‌شود. در این معماری، لایه انتقال‌دهنده حفره (HTL) در زیر لایه پروسکایت و لایه انتقال‌دهنده الکترون (ETL) در بالای آن قرار می‌گیرد.

مواد لایه انتقال‌دهنده حفره (HTL) در این معماری:

• PEDOT:PSS: این ماده که به‌طور گسترده در معماری‌های PIN استفاده می‌شود، مقرون‌به‌صرفه و فرایندپذیر است؛ اگرچه از نظر پایداری و دوام بلندمدت محدودیت‌هایی دارد.
• PTB7: یک پلیمر رایج است که به‌دلیل انعطاف‌پذیری و بازدهی بالا در انتقال حفره شناخته می‌شود. زمانی که با لایه‌های پروسکایت ترکیب می‌شود، به بهبود عملکرد دستگاه کمک می‌کند.
• PTAA: مشابه ساختارهای NIP، از این ماده نیز در معماری‌های PIN به‌دلیل کارایی و پایداری آن در استخراج حفره‌ها استفاده می‌شود.
• NiOx (نیکل اکسید): این ماده به‌دلیل پایداری حرارتی و تحرک‌پذیری بالای حامل‌های بار، به‌عنوان ماده انتقال‌دهنده حفره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مواد لایه انتقال‌دهنده الکترون (ETL) در این معماری:

• PCBM: این ماده یک گزینه محبوب برای ETL در ساختارهای PIN است که به‌دلیل تحرک‌پذیری بالای الکترونی و سازگاری خوب با مواد آلی مورد توجه قرار دارد.
• BCP (باتوکوپرین): این ماده استخراج الکترون را بهبود می‌بخشد و به‌عنوان یک سد مؤثر از نفوذ مجدد (back-diffusion) حفره‌ها جلوگیری می‌کند و در نتیجه پایداری و بازده کلی دستگاه را افزایش می‌دهد.
• C60 (فولرین): این مولکول به‌طور گسترده استفاده می‌شود زیرا تحرک‌پذیری الکترونی عالی دارد و می‌تواند همترازی انرژی خوبی با لایه پروسکایت ایجاد کند.

جمع‌بندی؛ آشنایی با سلول خورشیدی پروسکایت

سلول‌های خورشیدی پروسکایت یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های فتوولتائیک نسل سوم هستند که ویژگی‌هایی مانند بازدهی بالا، قابلیت تنظیم شکاف نواری، سبک‌وزنی و انعطاف‌پذیری دارند. توسعه سلول‌های پروسکایتی با چالش‌هایی مانند پایداری در برابر رطوبت، حرارت و تابش UV و نگرانی‌های زیست‌محیطی مرتبط با سرب مواجه است و به همین دلیل، پژوهش‌های گسترده‌ای برای بهبود دوام و جایگزینی مواد سمی در جریان است.

سؤالات متداول