پیشرفت در انرژی‌های تجدیدپذیر با سلول‌های خورشیدی جدید

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از دفتر همکاری فناوری سفارت ایران در چین، این فناوری همچنین می‌تواند هزینه‌های انرژی را به یک چهارم هزینه‌های فعلی سلول‌های خورشیدی سیلیکونی کاهش دهد. در سلول‌های خورشیدی جدید از ماده معدنی غیر آلی ارزان قیمت پروسکایت استفاده شده که به راحتی در دسترس است. هنگامی که پروسکایت در معرض نور خورشید قرار می‌گیرد، انرژی خورشیدی را به روشی مشابه صفحات خورشیدی سنتی، اما با بازده بیشتر، به الکتریسیته تبدیل می‌کند. (پروسکایت با فرمول شیمیایی CaTiO۳ از مجموعه کانی هاست.)

 
تاکنون، سلول‌های خورشیدی پروسکایت نشان داده‌اند که می‌توانند از حداکثر کارایی سلول‌های سیلیکونی فراتر روند، اما پایداری حرارتی و شیمیایی آن‌ها مشکلاتی به همراه داشته است. به طور معمول، این سلول‌ها هنگامی که در معرض اکسیژن و رطوبت یا در دما‌های بالا قرار می‌گیرند، به سرعت تخریب می‌شوند.
بازده تبدیل توان سلول خورشیدی پروسکایت که به تازگی توسعه یافته، ۲۵٫۶ درصد است. این سلول توانسته است بیش از ۹۰ درصد از کارایی اولیه خود را پس از ۱۲۰۰ ساعت کار در دمای ۶۵ درجه سانتیگراد (۱۴۹ درجه فارنهایت) حفظ کند.
این پژوهش که توسط پروفسور زو زونگ لانگ از دانشگاه «سیتی» هنگ کنگ با همکاری لی ژونگان از دانشگاه علم و فناوری هواژونگ انجام شد، در مجله معتبر ساینس منتشر شده است.
مطالعات قبلی نشان می‌دهد که استفاده از تک‌لایه‌های خود ترمیم (SAMs) به عنوان یک لایه واسط به طور کلی باعث افزایش کارایی تبدیل توان به بالای ۲۵ درصد می‌شود. با این حال، ساختار تک مولکولی، SAM تنها ۱-۲ نانومتر ضخامت دارد و به راحتی در دما‌های بالا تجزیه می‌شود.
زو می‌گوید: «ما SAM را در یک ساختار سه بعدی منحصر به فرد طراحی کردیم و آن را به یک فیلم اکسید نیکل پایدار متصل کردیم تا هم پایداری حرارتی و شیمیایی را افزایش دهیم، هم عمر عملکرد و قابلیت تبدیل انرژی سلول را بهبود بخشیم.»
اگرچه دستگاه‌های آزمایشگاهی نسبتاً کوچک هستند، اما روش‌های ساخت آن‌ها ساده و بسیار مقیاس‌پذیر است که نشان‌دهنده سازگاری برای تولید در مقیاس بزرگ است. دانشمندان تخمین زده اند که هزینه هر واحد الکتریسیته (LCOE) برای سلول‌های خورشیدی جدید می‌تواند حداقل ۵٫۴۵ دلار در هر مگاوات ساعت باشد که این مقدار به طور قابل توجهی کمتر از ۲۴ دلار در هر مگاوات ساعت برای سلول‌های خورشیدی سیلیکونی است.
چشم‌انداز انرژی جهانی به سمت اولویت دادن به انرژی خورشیدی و بادی در حال تغییر است. انرژی خورشیدی با کاهش بیش از ۹۰ درصدی هزینه‌ها در دهه گذشته به ارزان‌ترین منبع انرژی در سراسر جهان تبدیل شده است. لیو یی یانگ، سخنگوی انجمن صنعت فتوولتائیک چین گفت، صنعت خورشیدی چین در نظر دارد تلاش‌های بیشتری برای مقابله با تغییرات آب و هوا و افزایش رشد اقتصادی انجام دهد. پروفسور زو معتقد است که سلول‌های خورشیدی پروسکایت کاربرد‌های گسترده‌ای دارند.
او افزود: «اگرچه تحقیقات مرتبط نسبتاً دیر شروع شد، سلول‌های خورشیدی پروسکایت در سال‌های اخیر پیشرفت‌های چشمگیری در پایداری و طول عمر دارد و از چند ساعت در دما‌های پایین به هزاران ساعت در دما‌های بالا رسیده‌اند.»
سلول‌های خورشیدی پروسکایت را می‌توان در شرایط تاریک‌تر مورد استفاده قرار داد و از طریق اصلاح، می‌توانند نور با طول موج‌های مختلف را جذب کنند. این تطبیق‌پذیری عالی آن‌ها را برای استفاده در دستگاه‌های انعطاف‌پذیر، سلول‌های‌خورشیدی شفاف، سلول‌های خورشیدی دو وجهی و فتوولتائیک‌های داخلی مطلوب می‌کند.
او افزود: «علاوه بر این، سلول‌های خورشیدی پروسکایت نسبت به سلول‌های سیلیکونی، مقرون به‌صرفه‌تر و سازگارتر با محیط زیست هستند و به کاهش اثرات زیست محیطی صنعت فتوولتائیک کمک می‌کند.»