اگه تا حالا فکر می‌کردین سلول‌های خورشیدی هر چی داشتند رو کردن، صبر کنین این خبر رو بخونین! انرژی خورشیدی داره با سرعت خیلی زیادی تو دنیا رشد می‌کنه، اما بیشتر این سلول‌ها از سیلیکون ساخته می‌شن و سیلیکون هم دیگه کم‌کم به سقف توانش رسیده؛ الان بهترینش می‌تونه کمتر از ۳۰٪ نور خورشید رو تبدیل به برق کنه. یعنی واقعاً بیشتر از این نمی‌شه ازش کشید بیرون.
حالا دانشمندها تصمیم گرفتند یه مدل ترکیبی درست کنن به اسم «سلول‌های تندم پرُوسکایت-سیلیکون». پرُوسکایت یه جور ماده جدیده که می‌تونه نور رو تو طول موج‌های بیشتری جذب کنه؛ یعنی هر چی نور هست رو می‌بلعه! این‌ها ترکیبی هستن از لایه بالایی پرُوسکایت و لایه پایینی سیلیکون. مثلاً وقتی می‌گن tandem cell یعنی دو تا سلول رو هم گذاشتن تا بازده رو ببرن بالا.
ولی یه مشکلی بود! کارخانه‌ها معمولاً برای ساخت سلول‌های سیلیکونی، سطح سیلیکون رو به شکل برجستگی‌های هرمی شکل در میارن. این یعنی سطح بیشتری برای گرفتن نور دارن و همین باعث می‌شه سلول بازده بالاتری داشته باشه. اما وقتی سطح سیلیکون این شکلی ناهموار باشه، چسبوندن لایه پرُوسکایت روش سخت می‌شه. یه ترفند داریم به اسم «پسوییشن یا Passivation» که کارش اینه نقص‌های سطح سلول رو می‌پوشونه تا جریان الکترون راحت‌تر حرکت کنه و انرژی هدر نره. تا الان، این پسوییشن فقط رو سلول‌های صاف جواب داده بود و رو مدلای ناهموار حال و حوصله نمی‌کرد جواب بده!
الان اما یه تیم بین‌المللی از دانشمندها، به رهبری دکتر اوساما ار-راژی از موسسه Fraunhofer ISE، موفق شدن پسوییشن رو رو همین سطح هرمی اعمال کنن؛ یعنی با یه محلول به اسم 1,3-diaminopropane dihydroiodide (یه ماده شیمیایی که جلوی خراب شدن سطح رو می‌گیره)، سطح پرُوسکایت رو کامل پوشوندن. نتیجه؟ یه سلول تندم با بازده رکوردی ۳۳.۱ درصد! ولتاژ مدار بازش هم شد ۲.۰۱ ولت که خودش رقم خفنیه.
حالا جالبیش اینجاست که این پسوییشن تو سیلیکون و پرُوسکایت فرق داره. روی سیلیکون فقط روی خود سطح تاثیر می‌ذاره، اما تو پرُوسکایت اثرش رو کل لایه گذاشته! این یعنی هم رسانایی رو برده بالا و هم باعث شده
Fill Factor (که نشون می‌ده سلول چقدر برق مفید تولید می‌کنه) بهتر شه. خلاصه همه‌چی رو با هم قوی‌تر کرده. همین موضوع باعث شد دانشمندها که پروفسور استفان د ولف از دانشگاه KAUST هم بینشون بود، بگن: «این کشف آینده‌ی تحقیقات رو حسابی می‌سازه!» چون الان دقیق‌تر می‌دونن چجوری نور تو این لایه تبدیل به برق می‌شه و دفعه بعد می‌تونن بازده رو بالاتر هم ببرن.
یکی از چیزای خیلی مهم این بود که این روش پسوییشن دیگه به یه مرحله رسیده که می‌شه تو کارخونه‌ها و به صورت انبوه استفاده‌ش کرد. یعنی همون تکنولوژی‌هایی که برای سیلیکون هست رو می‌شه با یه ترفند کوچیک برای این مدل جدید هم استفاده کرد، بدون اینکه خط تولید عوض بشه.
خلاصه این رکورد جدید (۳۳.۱٪) نشون می‌ده سلول‌های پرُوسکایت-سیلیکون تندم دیگه دارن به بازار واقعی نزدیک می‌شن؛ یعنی شاید تا چند سال دیگه خورشیدی‌هایی ببینیم که رو هر سقفی اینقدر قوی برق می‌دن که آدم باورش نشه! این تحقیقات با حمایت وزارت اقتصاد و انرژی آلمان و چند پروژه دیگه انجام شده (مثل MaNiTU، PrEsto و Perle، اینا اسم پروژه‌هان). نتایج هم تو مجله Science چاپ شده که خیلی معتبره.
در کل، اگه دنبال انرژی ارزون و سبز هستین، منتظر بمونین، نسل جدید پنل‌های خورشیدی خیلی نزدیک‌تر از اونه که فکرش رو بکنین! 😉
منبع: +
