فناوری جدید که به استفاده از سلول‌های خورشیدی در پنجره‌ها کمک می‌کند

دیدارنیوز ـ به نقل از نیواطلس، یک گروه بین‌المللی از دانشمندان با توجه به این که روزی سلول‌های خورشیدی شفاف می‌توانند به عنوان پنجره در خانه‌ها و سایر ساختمان‌ها مورد استفاده قرار بگیرند، نوع جدیدی از الکترود شفاف را ارائه داده‌اند. این فناوری می‌تواند با غلبه بر برخی از مشکلات عملکردی نمونه‌های پیشین و ترکیب دو فناوری مکمل، زمینه استفاده از سلول‌های خورشیدی پیشرفته را فراهم کند.

سلول‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون، برای دهه‌ها یکی از پایه‌های اصلی فناوری خورشیدی به شمار می‌رفته‌اند، اما در سال‌های اخیر شاهد هستیم که سلول‌های مبتنی بر پروسکایت، اثر خود را نشان می‌دهند. کارآیی رو به بهبود این سلول‌های خورشیدی، آن‌ها را در مرکز مکالمه در مورد انرژی‌های تجدیدپذیر قرار داده است. یکی از امکانات جالب در مورد سلول‌های خورشیدی، ترکیب کردن آن‌ها با سلول‌های سنتی مبتنی بر سیلیکون است تا هزینه کاهش یابد و بازدهی بیشتری ارائه شود.

سلول‌های خورشیدی موسوم به "Tandem solar cells" که در مرکز توجه این پژوهش قرار دارند، در واقع بر پژوهش‌های پیشین در مورد مواد الکترود برای سلول‌های خورشیدی پروسکایت مبتنی هستند. دانشمندان پیشتر نشان داده‌اند که چگونه می‌توان نوار‌های فوق‌العاده باریک طلا را به عنوان الکترود‌های شفاف در سلول‌های خورشیدی به کار گرفت، اما نتیجه نهایی، یک لایه یکنواخت بود که قابلیت رسانایی ضعیفی داشت. دانشمندان در این پروژه جدید دریافتند که استفاده از "کرومیم" (chromium) به عنوان لایه ابتدایی در نوار‌های طلا می‌تواند مشکلات موجود در این زمینه را برطرف کند.

"دانگ یانگ" (Dong Yang)، استاد مهندسی و علوم مواد "دانشگاه پنسیلوانیا" (Penn State) گفت: معمولا هنگامی که یک لایه نازک از چیزی مانند طلا می‌سازید، نانوذرات مانند جزایر کوچک گردهم می‌آیند و به هم متصل می‌شوند.

کرومیم، انرژی سطح بالایی دارد و همین، محل خوبی برای ساخت طلا در قسمت بالای آن فراهم می‌کند و در واقع به طلا امکان می‌دهد تا یک لایه نازک پایدار را تشکیل دهد.

این الکترود‌های فوق‌العاده باریک به عنوان بخشی از یک سلول پروسکایت، ثابت ماند و کارآیی بالایی را در آزمایش‌های این گروه پژوهشی نشان داد. سلول پروسکایت به تنهایی ۱۹/۸ درصد کارآیی نشان داد که به گفته پژوهشگران، یک رکورد برای سلول نیمه شفاف به شمار می‌رود.

ترکیب کردن آن با یک سلول سیلیکونی برای تشکیل دادن سلول‌های خورشیدی Tandem، به کارآیی ۲۸/۳ درصدی انجامید. در حالی که سلول سیلیکونی به تنهایی ۲۳/۳ درصد کارآیی داشت.

"شاشانک پریا" (Shashank Priya)، از پژوهشگران این پروژه گفت: پنج درصد پیشرفت در بهره‌وری، بسیار قابل توجه است. این اساسا بدان معناست که برای هر متر مربع از ماده سلول خورشیدی، حدود ۵۰ وات بیشتر نور خورشید تبدیل می‌شود. مزارع خورشیدی می‌توانند هزاران ماژول را در بر داشته باشند که برق بیشتری را تولید می‌کنند و یک پیشرفت بزرگ به شمار می‌روند.

هنوز باید کار‌های بیشتری انجام شوند تا این یافته‌ها را به سلول‌های خورشیدی تجاری تبدیل کنند، اما دانشمندان باور دارند که در توسعه سلول‌های خورشیدی tandem، بر دو موضوع مهم یعنی شفافیت و رسانایی الکترود بالایی غلبه کرده‌اند.

این پژوهش، در مجله "Nano Energy" به چاپ رسید.