تيمي از دانشمندان موفق به ساخت سلول خورشيدي کم‌هزينه و قابل چاپي شده‌اند که در شرايط دنياي واقعي بيش از يک سال پايدار باقي مي‌ماند؛ اين امر رکورد سلول‎هاي خورشيدي از آزمايشگاه تا دنياي تجاري را جابه‌جا کرد.

 اين سلول‌هاي خورشيدي از دسته خاصي از مواد به نام «پروسکايت» ساخته شده است. پروسکايت که نوعي مواد معدني است، از سال ۲۰۰۹ در ساخت سلول‌هاي خورشيدي استفاده مي‌شد و همواره نقشي مهم در انرژي‌هاي تجديدپذير بازي کرده است. اين مواد معدني ويژگي‌هاي جالبي دارد از جمله ابررسانايي، مقاومت مغناطيسي و هدايت يوني که همگي براي ريزالکترونيک بسيار حياتي به شمار مي‌روند.

در سال ۲۰۱۶، فرض بر اين بود که پروسکايت توانايي توليد سلول‌هاي خورشيدي با بازده حداکثر ۳۱ درصد، يعني بالاتر از بهترين تکنولوژي خورشيدي سيليکوني تجاري فعلي را دارد. با وجود اينکه سلول‌هاي خورشيدي پروسکايت بسيار راحت ساخته مي‌شوند و به بازده بيش از ۲۲ درصد در محيط آزمايشگاهي رسيده‌اند، وقتي که در رطوبت و اکسيژن دنياي واقعي مستقر مي‌شوند، قابليت‌هاي برداشت خورشيدي آنها به‌سرعت از بين مي‌رود. ماجراي مشابهي سرعت توليد سلول‌هاي خورشيدي قابل چاپ ديگر را نيز کاهش داده است؛ اين بار به دليل اينکه تکنولوژي پليمر رسانا توانايي چاپ روي تکنولوژي مشابهي مانند پليمر اسکناس‌هاي بانکي را داشت.

دانشمندان از سوئيس با استفاده از نوع جديدي از ساختار سلول خورشيدي پروسکايت اين محدوديت را از سر راه برداشته‌اند. آنها موفق به ساخت سلولي شدند که ثبات عملياتي به مدت يک سال دارد و بازدهي آن ۱۱/۲ درصد است، نزديک به بازدهي خيلي از پنل‌هاي خورشيدي پشت بامي مبتني بر سيليکون. تيم تحقيقاتي يک سلول هيبريدي دو بعدي/ سه‌بعدي پروسکايت ساخته‌اند. در اين سلول از دو نوع مختلف پروسکايت استفاده مي‌شود تا دو ويژگي، مقاومت در برابر آب و اکسيژن و انتقال شارژ، که به صورت برابر براي دست يافتن به بازدهي طولاني مدت لازم است، در کنار هم قرار بگيرند.

پروسکايت دو بعدي به عنوان وسيله محافظ در برابر رطوبت عمل مي‌کند و توانايي توليد الکتريسيته پروسکايت سه‌بعدي را حفظ مي‌کند. سلول‌هاي خورشيدي پروسکايت هيبريدي با قرار دادن مواد مختلف سلول خورشيدي روي همديگر، لايه لايه ساخته شده است، درست مانند يک ساندويچ. براي نشان دادن پتانسيل توليد اين فناوري، دانشمندان يک پنل خورشيدي ۱۰ در ۱۰ سانتي متري ساخته‌اند:

اين سلول خورشيد تحت شرايط استاندارد مي‌تواند تا ۱۰ هزار ساعت دوام بياورد و حداکثر بازدهي پروسکايت ترکيبي دو بعدي سه بعدي ۱۴/۶ درصد بود. دانشمندان اميداورند که بهينه‌سازي‌هاي بيشتر روي ساختار داخلي اين وسيله ادامه يابد و سلول‌هاي خورشيدي پروسکايت را به بازدهي تئوريک آنها نزديک‌تر کند. اين پنل‌هاي خورشيد ارزان قيمت، قابل چاپ و عمر طولاني دارند و به نظر مي‌رسد که آماده قدم گذاشتن به دنياي واقعي هستند.

 

منبع: انجمن انرژی های تجدید پذیر