سلول خورشیدی با پتانسیل ۶۰ درصدی ساخته شد/ شکسته شدن رکورد جهانی

به گزارش تجارت نیوز،

برای دستیابی به انرژی پاک و کارآمد، پژوهشگران همواره به دنبال راه‌هایی هستند تا بازده سلول‌های خورشیدی را افزایش دهند و محدودیت‌های موجود در تبدیل انرژی خورشیدی به برق را پشت سر بگذارند. در همین راستا، اخیراً تیمی از دانشگاه کامپلوتنسه مادرید در اسپانیا توانسته‌اند به دستاوردی چشمگیر دست یابند و اولین نمونه از سلول‌های خورشیدی با پتانسیل بازدهی 60 درصد را با استفاده از فسفید گالیم (GaP) و تیتانیوم (Ti) بسازند. این پیشرفت می‌تواند راه را برای انقلابی در صنعت انرژی خورشیدی هموار کند.

چالش‌ها و محدودیت‌های سلول‌های خورشیدی کنونی

در حال حاضر، بیشتر سلول‌های خورشیدی از جنس سیلیکون ساخته می‌شوند و می‌توانند تنها بخشی از طیف نور خورشید را جذب و به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. محدودیتی که برای تبدیل انرژی در سلول‌های خورشیدی وجود دارد به نام "حد شاکلی کویسر" (SQ) شناخته می‌شود و به نوع ماده نیمه‌رسانای استفاده شده در سلول‌ها بستگی دارد. در سلول‌های سیلیکونی، حد تئوری SQ برابر با 33.7 درصد است؛ به این معنی که حتی در بهترین شرایط نیز تنها بخشی از انرژی تابیده‌شده جذب شده و بیش از 60 درصد آن به صورت گرما از دست می‌رود.

فناوری جدید برای عبور از حد  SQ

برای ساخت سلول‌های خورشیدی با بازدهی بالاتر از حد SQ، محققان دانشگاه کامپلوتنسه مادرید به سراغ استفاده از مواد جدید رفتند. آن‌ها فسفید گالیم (GaP) را انتخاب کردند که دارای شکاف باندی معادل 2.26 الکترون ولت است و به لحاظ نظری می‌تواند بازدهی بالاتری نسبت به سیلیکون داشته باشد. همچنین، تیم تحقیقاتی با اضافه کردن تیتانیوم به ساختار سلول خورشیدی، جذب نور را در طول موج‌های بالاتر از 550 نانومتر بهبود بخشیده و بازدهی نظری 60 درصد را به دست آورده‌اند.

فرآیند ساخت و آزمایش سلول خورشیدی

این تیم، پس از 15 سال پژوهش و توسعه، توانستند سلول خورشیدی کوچکی به ابعاد یک سانتی‌متر مربع بسازند. این سلول از جاذب GaPبا ضخامت کمتر از 50 نانومتر و اتصالات فلزی طلا و ژرمانیوم تشکیل شده است. در آزمایش‌های جذب و بازتاب نور، این سلول توانست جذب نوری بالاتر از طول موج 550 نانومتر را به نمایش بگذارد، که به دلیل اثر تیتانیوم در ساختار سلول است.

چالش‌های پیش‌ رو و گام‌های آینده

اگرچه تیم تحقیقاتی به پتانسیل نظری بازدهی 60 درصد دست یافته‌اند، اما نمونه ساخته‌شده هنوز عملکرد واقعی قابل‌قبولی ندارد و با مرحله تجاری‌سازی فاصله دارد. این گروه تحقیقاتی قصد دارد در آینده با بهبود فرایند ساخت و بررسی ترکیب بهینه‌تری از مواد، به نمونه‌هایی با کارایی واقعی بیشتر دست یابد. آن‌ها همچنین به دنبال رفع چالش‌های فنی مرتبط با ترکیب تیتانیوم در ساختار سلول‌های خورشیدی هستند تا به نتایج کاربردی و قابل استفاده‌ای دست یابند.

به نقل از interestingengineering، دستیابی به فناوری جدیدی که بتواند محدودیت‌های فعلی سلول‌های خورشیدی را پشت سر بگذارد، گامی اساسی در جهت افزایش بازدهی انرژی خورشیدی و کاهش وابستگی به منابع تجدیدناپذیر خواهد بود. سلول خورشیدی مبتنی بر فسفید گالیم و تیتانیوم با پتانسیل نظری 60 درصدی می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت انرژی پاک ایجاد کند و چالش‌های فعلی این صنعت را به طور چشمگیری کاهش دهد.

اخبار حوزه محیط‌زیست و تغییرات اقلیمی را در صفحه اقتصاد سبز تجارت‌نیوز بخوانید.