بهبود بازدهی پنل با استفاده از سلول‌های خورشیدی ترکیبی

نوشته شده توسط مجتبی رفیعی |

سلول‌های خورشیدی پرووسکایت (perovskite ) نیازمند یک عامل مشارکتی برای افزایش راندمان خود هستند. دانشمندان یک لایه از سلول‌ پرووسکایت را که فوتون‌های آبی را در نور خورشید بالا جذب می‌کنند ‌‌با یک سیلیکون استاندارد که انرژی خورشید سطح پایین را جذب می‌کنند ترکیب کرده‌اند. در تئوری، چنین سلولی باید به خاطر الکتریسیته‌ای که از هر دو لایه تولید می‌شود،  توانی معادل دو برابر یک سلول خورشیدی استاندارد تولید کند اما ساخت دو سلول خورشیدی کامل، یکی در بالای دیگری، هزینه‌ها و البته چالش‌ها را اقزایش خواهد داد. هفته گذشته، یک تیم تحقیقاتی درباره پیشرفت‌هایی که در این حوزه رخ داده است گزارش داده‌اند.

سلول پرووسکایت این تیم به جای تولید جریان، نور را تبدیل کرده و فوتون‌های آبی را به فتون‌های شبیه به فوتون‌های مادون قرمزی تبدیل می‌کند که سپس توسط سلول خورشیدی که در زیر این لایه قرار دارد به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. محققان معتقدند این طراحی می‌تواند منجر به افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی سیلیکونی تا ۲۰ درصد شود که اگر این موضوع رخ دهد پیشرفتی کلیدی در ایجاد یک کلاس از ترکیب ساختار کریستالی ایجاد شده که از المان‌های عادی مانند سرب، برومید و کلورین تشکیل شده است.

Michael McGehee ، یک محقق حوزه سلول‌های پرووسکایت در دانشگاه استنفورد می‌گوید “این موضوع یکی از هیجان‌انگیزترین نتایجی است که تاکنون دیده‌‌ام . افزایش بازدهی که آنها ادعا می‌کنند در این سلول‌ها رخ داده است قابل توجه می‌باشد”.

تسلط سیلیکون بر صنعت خورشیدی صرفا به خاطر این نیست که این ماده بهترین تبدیل کننده نور خورشید است، بلکه قابلیت استفاده و ارزان بودن آنها نیز از مهمترین مزایای آنهاست که در این سلول‌ها مورد استفاده قرار می گیرند. از طرفی، هنوز تولیدکنندگان نیاز دارند تا اتاق‌های گران قیمت، تمیز و مخصوصی برای خالص‌سای و آماده‌سازی سیلیکون در اختیار داشته باشند. سلول‌های پرووسکایت در عوض برای تبدیل به لایه‌های جاذب انرژی بسیار ساده هستند. بیشتر سلول‌های پرووسکایت بهترین عملکرد را در جذب فوتون‌های آبی دارا می‌باشند. بنابراین باید با انواع دیگر مواد ترکیب شده تا طیف کامل فوتون‌ها را پوشش دهند.

صنعت خورشیدی در حال رقابت برای تجاری‌سازی پرووسکایت از طریق قرار دادن آنها بر روی لایه‌های سیلیکونی سلول‌های موجود است تا بتواند انرژی موجود در فوتون‌های آبی را جذب کرده و آنها را به جای تبدیل به الکتریسیته به حرارت تبدیل کند. اما به‌اضافه  هزینه افزودن لایه‌ها ، تولیدکنندگان باید با چالش های دیگری مانند طراحی سلول‌های تاندم (پشت سر هم )  به نحوی که مقدار جریان خروجی هر سلول برابر باشد مواجه شده اند. اگر این امر محقق نشود، جریان کلی با جریان ضعیف ترین تاندم برابر خواهد شد.

یک نمونه جدید طراحی تاندم از لایه های پرووسکایتی استفاده می کند که انرژی را از فوتون های آبی و بنفش جذب کرده و سپس انها را به صورت فوتون های نزدیک به مادون قرمز دوباره منتشر می کند. همراه با دیگر رنگ های نور، این فوتون ها بوسیله یک سلول خورشیدی سیلیکونی جذب شده و سپس به الکتریسیته تبدیل می شود. در این ترکیب بندی پرووسکایت، اتم‌های ییتربیوم (زرد ) با اتم‌های  منطقه خالی (سفید) کار می کند تا نور آبی را به فوتون شبیه به مادون قرمز تبدیل کند. پیش‌بینی می‌شود با تکمیل این طرح و ارتقاء بازدهی پنل‌های فتوولتائیک، تحویلی عظیم در حوزه صنعت خورشیدی رخ دهد.

 

مجتبی رفیعی

مجتبی رفیعی

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

پاسخی بگذارید

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

error: محتوا در برابر کپی محافظت شده است