استفاده از نانوذرات برای تقویت سلول‌های خورشیدی!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،پژوهشگران موفق به تولید سلول خورشیدی ارزان و انعطاف‌پذیری شده‌اند که طول عمر آن تقریباً ۱۰ برابر بیشتر از نمونه‌های پیشین این فناوری است. این پیشرفت می‌تواند گامی مهم در مسیر تحول تولید انرژی خورشیدی باشد.

سلول‌های خورشیدی پروسکایتی که اغلب از آنها به عنوان «جام مقدس» انرژی خورشیدی یاد می‌شود، جایگزینی سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر برای فناوری‌های سنتی مبتنی بر سیلیکون هستند. انعطاف‌پذیری این سلول‌ها امکان استفاده از آنها را در خودرو‌ها و تلفن‌های همراه، به صورت لایه‌ای چاپ‌شده، فراهم می‌کند تا بتوانند در حین حرکت شارژ شوند.

اما این فناوری تاکنون با چالش‌های بزرگی مواجه بوده است. یکی از مهم‌ترین مشکلات سلول‌های پروسکایتی، تخریب سریع آنها در اثر واکنش‌های شیمیایی با رطوبت موجود در هوا است که باعث نشت ید از ساختار آنها می‌شود.

به گزارش لیو ساینس، اکنون تیمی از پژوهشگران موفق شده‌اند راه‌حلی برای این مشکل ارائه دهند. آنها با افزودن نانوذرات به ساختار پروسکایت، سلولی جدید تولید کرده‌اند که دوام آن به ۱،۵۳۰ ساعت رسیده است؛ یعنی تقریباً ۱۰ برابر بیشتر از نمونه‌های قبلی. یافته‌های این پژوهش در تاریخ ۲۰ فوریه در نشریه EES Solar منتشر شده است.

ایمالکا جایاواردنا، یکی از نویسندگان این مطالعه و پژوهشگر مؤسسه فناوری پیشرفته دانشگاه سوری در بریتانیا، در این‌باره گفت: «با رفع چالش‌های رایجی که در فناوری سلول‌های خورشیدی پروسکایتی وجود دارد، پژوهش ما دریچه‌ای به سوی انرژی خورشیدی ارزان‌تر، کارآمدتر و در دسترس‌تر گشوده است. آنچه ما در این تحقیق به آن دست یافته‌ایم، گامی اساسی در جهت توسعه سلول‌های خورشیدی با عملکرد بالا و مقاومت در برابر شرایط واقعی است. این پیشرفت ما را به کاربرد تجاری این فناوری در مقیاس جهانی نزدیک‌تر می‌کند.»

انرژی خورشیدی، به‌عنوان سریع‌ترین و ارزان‌ترین شکل انرژی تجدیدپذیر، نقشی کلیدی در کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای دارد. بااین‌حال، رشد این فناوری به دلیل وابستگی آن به سیلیکون با محدودیت‌هایی مواجه است. سیلیکون خالص، که برای تولید سلول‌های خورشیدی سنتی ضروری است، ماده‌ای محدود و گران‌قیمت به شمار می‌رود.

برای غلبه بر این چالش، دانشمندان به توسعه جایگزین‌هایی بر پایه پروسکایت روی آورده‌اند. این مواد نسخه‌های مصنوعی از بلور‌های طبیعی اکسید کلسیم-تیتانیوم هستند که با هزینه‌ای بسیار کمتر تولید می‌شوند. بااین‌حال، برخلاف سلول‌های خورشیدی سیلیکونی که عمر آنها به چندین دهه می‌رسد، سلول‌های پروسکایتی معمولاً تنها ۱۰۰ ساعت دوام دارند که کاربرد عملی آنها را به‌شدت محدود می‌کند.

پیشرفت اخیر در تثبیت ساختار این سلول‌ها می‌تواند تحولی اساسی در استفاده از انرژی خورشیدی ایجاد کند و مسیر را برای تولید انبوه و تجاری‌سازی آنها هموار سازد.