خب بچه‌ها، قراره امروز یه اتفاق خیلی هیجان‌انگیز تو دنیای خورشیدی‌ها رو با هم ببینیم. دانشمندای استرالیایی یه سلول خورشیدی ساختن که هم رکورد بزرگی زده، هم کلی از مشکلات مرسوم رو حل کرده. این سلول خورشیدی جدید پرووسکایت–پرووسکایت–سیلیکون هست؛ یعنی یه جور سلول که از سه لایه مختلف برای جذب نور خورشید استفاده می‌کنه.
سریع یه توضیح: پرووسکایت یه مدل ماده معدنیه که تو سالای اخیر حسابی ترکونده تو فناوری سلول خورشیدی، چون خیلی بهتر از سیلیکون معمولی می‌تونه نور رو تبدیل به برق کنه.
تیمی که این کار رو رفته جلو، به رهبری خانم دکتر “انیتا هو-بیلی” از دانشگاه سیدنی کار می‌کردن. اون‌ها تونستن روی یه صفحه بزرگ ۱۶ متر مربعی (تقریباً ۱۷۲ فوت مربع) به بازده ۲۳.۳ درصدی برسن؛ این یعنی بیشترین بهره‌وری که تا امروز روی یه سلول بزرگ هم‌رده گزارش شده! حالا روی نمونه کوچیک‌تر، یعنی یه سانتیمتر مربع (تقریباً اندازه یه بند انگشت)، حتی رسیدن به بازده ۲۷.۰۶ درصد!
سلول‌های سه-اتصالی یا Triple-Junction Solar Cells دقیقاً یعنی همین: سه لایه نیمه‌رسانا که هر کدوم تخصصشون جذب یه تیکه خاص از نور خورشیده. این باعث میشه برق بیشتری تولید کنن چون تقریبا هیچ بخشی از نور رو به راحتی از دست نمی‌دن.
تابحال بیشتر سلول‌های پرووسکایت از متیل‌آمونیوم استفاده می‌کردن که متأسفانه خیلی پایدار نبود. دانشمندا این بار اومدن بجای اون از روبیدیوم (یه نوع فلز قلیایی) استفاده کردن و با این کار سلولشون محکم‌تر شد. واسه محافظت سطحی هم بجای لیتیوم فلوئوراید که معمولاً پایدار نیست، پپرزینیوم دی‌کلراید (یه نمک کلریدی) رو اضافه کردن که استحکام رو بالا برد، پس سلولشون خیلی مقاوم‌تر شد.
یه بخش باحال داستان استفاده از ذرات طلای نانویی بود. دانشمندا اول فکر می‌کردن این طلاها به صورت یه فیلم نازک روی سطح میان، ولی با میکروسکوپ‌های الکترونی جدید دیدن که طلاها به صورت ذرات کوچیک جدا جدا هستن. اینو فهمیدن و حسابی ترکیب رو دقیق‌تر تنظیم کردن. این کار باعث شد هم رسانایی برق سلول بره بالا و هم نور بهتر جذب بشه.
از نظر مقاومت هم، این سلول کوچیک تونست ۲۰۰ بار تو شرایط دمایی خیلی بالا و پایین تست بشه (از منفی ۴۰ تا ۱۸۵ درجه فارنهایت، یعنی تقریباً منفی ۴۰ تا ۸۵ درجه سانتی‌گراد!) و بعدش همچنان ۹۵ درصد قدرتش رو حفظ کنه. این موضوع یعنی این سلول واقعا جای زیادی برای استفاده عملیاتی داره!
یکی از نکات باحال پروژه این بود که آزمایش‌ها نشون دادند حتی بعد ۴۰۰ ساعت نور خوردن مداوم، باز هم سلول تقریباً کم نمیاره و فقط ۵ درصد قدرتش افت می‌کنه. این واقعاً فوق‌العاده‌س، چون یکی از مشکلات قدیمی پرووسکایت‌ها همین کاهش عملکرد توی زمان بوده.
خلاصه خانم دکتر هو-بیلی گفتن الان واقعاً عصر طلایی تحقیق روی سلول‌های خورشیدی شروع شده، چون پرووسکایت‌ها دارن نشون می‌دن که میشه از هر چی سیلیکونی بودیم بازده بیشتری بگیریم. کاری هم که تیمشون کرده با همکاری دانشمندایی از چین، آلمان و اسلوونی بوده و قراره کمک کنه یه قدم بزرگ به سمت انرژی سبزتر و ارزون‌تر برن.
در نهایت بگم که این نتایج رو توی ژورنال معتبر Nature Nanotechnology چاپ کردن. اگه دنبال آینده انرژی تمیز و پایدار هستی، این خبر می‌تونه خیلی امیدوارکننده باشه. خلاصه تا چند سال دیگه شاید روی بوم خونه‌هاتون دیگه فقط سلول‌های قدیمی سیلیکونی نبینید، بلکه همین سلول‌های ترکیبی خفن پرووسکایت هم جاشون رو بگیرن!
منبع: +
