به گزارش تجارت نیوز، در سال‌های اخیر، انرژی خورشیدی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین راهکارهای تأمین انرژی پایدار و تجدیدپذیر مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، توسعه فناوری‌هایی که بتوانند بازده و ماندگاری سلول‌های خورشیدی را افزایش دهند، همچنان یک چالش اساسی محسوب می‌شود.

سلول‌های خورشیدی پروسکایتی به دلیل هزینه پایین تولید و راندمان بالای خود، امید زیادی برای جایگزینی پنل‌های خورشیدی سیلیکونی سنتی ایجاد کرده‌اند، اما مشکل پایداری این سلول‌ها، مانعی جدی برای پذیرش گسترده آن‌ها بوده است.

اکنون، تیمی از محققان دانشگاه پکن با معرفی یک تکنیک جدید مبتنی بر ید، موفق به افزایش بازده سلول‌های خورشیدی پروسکایتی تا 24 درصد شده‌اند و در عین حال، پایداری این سلول‌ها را به میزان چشمگیری بهبود بخشیده‌اند. این پیشرفت می‌تواند مسیر را برای پذیرش انبوه این فناوری در صنعت انرژی هموار کند.

سلول‌های خورشیدی پروسکایتی: نوید آینده‌ای پایدار

سلول‌های خورشیدی پروسکایتی به دلیل امکان تولید ساده‌تر، هزینه‌های پایین‌تر و راندمان بالاتر نسبت به سلول‌های خورشیدی سیلیکونی، مورد توجه گسترده‌ای قرار گرفته‌اند. برخلاف پنل‌های سیلیکونی که به فرآیندهای تولید پیچیده و انرژی‌بر نیاز دارند، پروسکایت‌ها را می‌توان با استفاده از مواد ارزان‌تر و فرآیندهای تولید ساده‌تر تهیه کرد.

چرا این فناوری مهم است؟

هزینه تولید کمتر: فرآیند ساخت سلول‌های پروسکایتی ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر از سلول‌های خورشیدی سیلیکونی است.

راندمان بالا: این سلول‌ها پتانسیل دستیابی به بازده انرژی بالاتر از سلول‌های خورشیدی سنتی را دارند.

امکان تولید در مقیاس وسیع: به دلیل روش‌های ساخت ساده‌تر، تولید انبوه آن‌ها آسان‌تر است.

اما با وجود تمام این مزایا، یک چالش اساسی مانع از پذیرش گسترده این فناوری شده است: پایداری پایین در برابر گرما و نور خورشید.

چالش اصلی: پایداری در دمای بالا

یکی از مشکلات کلیدی سلول‌های خورشیدی پروسکایتی، ناپایداری ماده تری‌یدید سرب فرمیدینیم (FAPbI3) است. این ماده که برای کارایی بالای سلول‌های خورشیدی حیاتی است، در دمای اتاق به سختی در فرم پایدار خود باقی می‌ماند و در معرض نور خورشید به‌تدریج تجزیه می‌شود. این موضوع، عمر مفید سلول‌های خورشیدی پروسکایتی را کاهش داده و باعث کاهش کارایی آن‌ها در طول زمان می‌شود.

پیش از این، دانشمندان تلاش کرده بودند با ترکیب FAPbI3 با عناصر دیگر مانند سزیم (Cs) یا متیل آمونیوم، پایداری آن را افزایش دهند. اما این روش‌ها باعث ایجاد ناخالصی‌هایی در ساختار سلول‌های خورشیدی می‌شدند که به مرور زمان موجب کاهش عملکرد آن‌ها می‌گردید.

اکنون، تیم تحقیقاتی دانشگاه پکن راهی نوین برای حل این مشکل پیدا کرده است که می‌تواند مسیر را برای تولید انبوه این سلول‌ها هموار کند.

تکنیک جدید: استفاده از ید برای افزایش پایداری و کارایی

محققان دانشگاه پکن به سرپرستی پروفسور ژو، موفق به کشف یک روش جدید شده‌اند که بدون نیاز به ترکیب FAPbI3 با سایر عناصر، پایداری آن را افزایش می‌دهد. این روش که با عنوان «تکنیک تعریف ید» شناخته می‌شود، به‌طور قابل توجهی عملکرد سلول‌های خورشیدی پروسکایتی را بهبود بخشیده است.

چگونه این روش کار می‌کند؟

در این تکنیک، مقداری ید اضافی به فرمول سلول خورشیدی اضافه می‌شود.

ید اضافی در حین فرآیند حرارت‌دهی، به‌طور طبیعی تبخیر می‌شود و ماده نهایی را بدون ناخالصی‌های ناخواسته باقی می‌گذارد.

این فرآیند باعث می‌شود که ساختار سلول خورشیدی به شکل صحیح و پایدار شکل بگیرد و از تجزیه آن در طول زمان جلوگیری شود.

نتایج چشمگیر: افزایش بازده و طول عمر سلول‌های خورشیدی

به لطف این تکنیک، سلول‌های خورشیدی پروسکایتی جدید، بازده 24 درصدی در تبدیل انرژی خورشیدی به برق را ارائه می‌دهند.

علاوه بر این، آزمایش‌های طولانی‌مدت نشان داده‌اند که این سلول‌ها حتی پس از 1100 ساعت کار در دمای 85 درجه سانتی‌گراد (185 درجه فارنهایت)، همچنان 99 درصد از کارایی خود را حفظ کرده‌اند.

این دستاورد نشان می‌دهد که مشکل پایداری سلول‌های پروسکایتی تا حد زیادی حل شده است و این فناوری می‌تواند برای استفاده تجاری گسترده آماده شود.

اهمیت این کشف برای آینده انرژی خورشیدی

پیشرفت محققان دانشگاه پکن می‌تواند تأثیرات قابل توجهی بر آینده صنعت انرژی خورشیدی داشته باشد. اگر این فناوری در مقیاس وسیع تولید شود، می‌توان انتظار داشت که:

هزینه تولید پنل‌های خورشیدی کاهش یابد و انرژی خورشیدی برای مصرف‌کنندگان مقرون‌به‌صرفه‌تر شود.

کارایی و طول عمر سلول‌های خورشیدی افزایش یابد، که می‌تواند سرمایه‌گذاری در انرژی خورشیدی را جذاب‌تر کند.

گسترش استفاده از انرژی خورشیدی تسریع شود و سهم آن در تأمین انرژی جهانی افزایش یابد.

به نقل از IE، نوآوری جدید در فناوری سلول‌های خورشیدی پروسکایتی، یک گام مهم در جهت حل مشکلات پایداری و افزایش راندمان این پنل‌ها محسوب می‌شود. تیم تحقیقاتی دانشگاه پکن، با استفاده از تکنیک تعریف ید، توانسته است پایداری و کارایی این سلول‌ها را به میزان چشمگیری افزایش دهد.

اگر این فناوری در مقیاس صنعتی گسترش یابد، می‌تواند انقلاب بزرگی در صنعت انرژی خورشیدی ایجاد کند و به تحقق اهداف جهانی برای استفاده از انرژی‌های پاک و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک کند.

با توجه به این پیشرفت، آینده‌ای که در آن سلول‌های خورشیدی ارزان‌تر، پایدارتر و کارآمدتر به منبع اصلی تأمین انرژی تبدیل شوند، دیگر یک رویا نیست، بلکه در آستانه تحقق قرار دارد.