محققان می گویند کلاس خاصی از مواد فتوولتائیک که قادرند نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کنند می تواند جایگزین سلول های سلیکونی سنتی شوند .

این مطالعه که در مجله  chem منتشر شده است ، خصوصیات منحصر به فرد این مواد نه چندان گران که دارای چرخه تولید سریعی است را آشکار می کند . این اطلاعات منجر به توسعه نسل بعدی سلول های خورشیدی خواهد شد .

John Absury (اسبوری ) نویسنده ارشد و پروفسور شیمی ایالت پنسیلوانیا  می گوید ” از زمان توسعه سلول های خورشیدی سیلیکونی که امروزه به فراوانی بر پشت بام خانه ها یافت می شود ، محققان به دنبال انواع جدیدی از مواد فتوولتائیک بوده اند که دارای فرایند ساده تری برای تولید سلول های خورشیدی می باشند . این امر به این دلیل است که سلول های سیلیکونی پیچیده بوده و برای تولید حتی ۱۰ درصد از انرژی الکتریکی مورد نیاز جهان ، مقادیر بسیار زیادی از آنها مورد نیاز است”.

به دلیل این پیچیدگی ، محققان به دنبال راه حل های ارزان تری برای سلول های خورشیدی سیلیکونی بوده اند که بتوانند به سرعت تولید شوند. آنها به ویژه به موادی علاقمندند که بتوانند از طریق فرآیند رول به رول  تولید شوند. این تکینیک شبیه چاپگر های روزنامه می باشند و ما را قادر می کنند به تولیدات انبوه با هزینه بسیار ارزان دست یابیم.تولید کنندگان باید این مواد را از محلول هایی به مانند پرینت جوهر بر روی کاغذ بدست آورند.

اسبوری می گوید “پس از ۴۰ سال تحقیقات گسترده برای چنین موادی ، به جز کلاس خاصی از مواد به نام هالید پرووسکایت (halide perovskites)  هیچ چیزی مشابه سلول های سیلیکونی یافت نشد . این مواد به نظر می رسند دارای تحمل منحصر به فردی  در برابر نقص در ساختار خود بوده و آنها را مجاز می کند تا در بازدهی بسیار بالایی نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کنند”.

قبل از این مطالعه ، هر چند دانشمندان نمی دانستند چه چیزی باعث تحمل پذیری بالای این مواد در برابر نقص های ساختاری می شوند . محققان از تکنولوژی تصویر برداری فوق سریعی مادون قرمزی استفاده کردند تا ساختار و چگونگی تبدیل نور خورشید به ایکتریسیته توسط این مواد را مورد بررسی و ارزیابی قرا دهند. دانشمندان به این نتیجه دست یافتند که هالید پرووسکایت ها دارای توانایی منحصر به فردی برای حفظ ساختار کریستالی خود حتی در حالیکه اتم های کریستال های آنها حرکات ارتعاشی مقیاس بزرگ را تجربه می کنند می باشند .

همه مواد تجربه حرکت ارتعاشی اتم های خود را دارند که ساخت کریستال های بسیار سخت مانند سیلیکون را به وجود می آورند، به طوری که اتم های آنها به گونه ای محکم در محل نگهداری می شوند . اما، طبق مطالعه کنونی، پرووسکایت های هالید بسیار نرم هستند، که اجازه می دهد اتم های آنها به حرکت درآیند و به بازده قابل توجه خود کمک کنندی با این حرکات جنبشی اتمی مقیاس بالا کمک کنند.

جالب اینجاست که چنین حرکت های اتمی در مقیاس بزرگ به طور معمول منجر به از دست دادن ساختار بلوری در مواد دیگر می شود و باعث ایجاد نقایصی می شود که انرژی دولت را تحریک می کنند.  محققان می توانند با استفاده از پرووسکایت های هالیدی، با اتم های الکترومغناطیسی  مواد را برای تعیین دامنه ی حرکات چنین مقیاس اتمی جایگزین کنند. این امر به ما امکان می دهد که عملکرد و ثبات مواد پرووسکایت هالید را بهبود بخشیم.

اسبوری می گوید. ” در حال حاضر، پرووسکایت هالید اغلب حاوی عناصر سمی مانند سرب است و هنوز هم با ثبات نیست زیرا باید سلول های خورشیدی سیلیکونی را جایگزین کنند . یافته های این مطالعه ما را قادر می سازد تا قوانینی برای طراحی پرووسکایت های جدید هالیدی با استفاده از پردازش رول تا رول ایجاد کنیم. این امر به توسعه نسل بعدی مواد پرووسکایتی که پایدارتر است و حاوی عناصر کمتر سمی مانند قلع به جای سرب است، هدایت خواهد شد. “

 

 
دسته بندی ها : تازه های تکنولوژی

مجتبی رفیعی

مجتبی رفیعی

کارشناس ارشد مهندسی برق . مشاور و طراح نیروگاه های خورشیدی و بهینه سازی مصرف انرژِی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *