چاپ

سرزمين ايرانيان- سلول خورشيدي پروسکايت (Perovskite solar cell) نوعي سلول خورشيدي که از جنس پروسکايت است.

پروسکايت با فرمول شيميايي CaTiO3 از مجموعه کاني هاست که راديواکتيو نيز هست که با افزايش ادخال‌ها کاهش مي‌يابد.

اين کاني اولين بار در سال 1839 در کوه‌هاي اورال در روسيه کشف شده و به افتخار زمين‌شناس روسي پروسکايت نامگذاري شده‌ است.

بر خلاف صفحه‌هاي سيليکوني، صفحه‌هاي پروسکايت را مي‌توان با مصرف انرژي کم، بدون نياز به تجهيزات پيچيده و تنها در چند مرحله توليد کرد.

استفاده از اين ماده براي توليد سلول‌هاي خورشيدي از سال 2009 آغاز شده است و به تازگي گام‌هاي مهمي در توليد اين سلول‌ها در فرايندهاي کم‌دما برداشته شده است که از مهم‌ترين آنها مي‌توان به امکان اسپري کردن اين سلول‌ها اشاره کرد.

تنها کافي است تا محلولي از مواد الکترودي را روي سطحي قرار داد و منتظر ماند تا بخار شود. نتيجه توليد شده لايه‌هايي ضخيم از پروسکايت‌هاي کريستال است. صفحه‌هاي خورشيدي پروسکايت با سرعت بالايي در صنعت انرژي خورشيدي در حال رشد هستند.

اين صفحه‌ها فعلاً توانايي توليد انرژي به اندازه صفحه‌هاي سيليکوني را ندارند، اما تکنولوژي آن‌ها روز به روز در حال افزايش است و فاصله آن‌ها با صفحه‌هاي سيليکوني هر روز کمتر مي‌شود.

مهم‌ترين نکته، هزينه بسيار کمتري است که توليد آن‌ها نسبت به ديگر صفحه‌هاي خورشيدي دارد. اين صفحه‌ها مي‌توانند هزينه توليد انرژي پاک را بسيار پايين بياورند.

مهمترين نقطه ضعف اين ماده اين است که بلورهاي نمکي آن در مقايسه با سيليکون استقامت و استحکام بسيار کمتري دارند و با توجه به اينکه بيشتر ساختارهاي مورد استفاده در سلول‌هاي خورشيدي صفحات گسترده در ديوارها و يا سقف ساختمان‌هاست، پروسکايت با قرار گرفتن در معرض رطوبت محيط نمي‌تواند به اندازه سيليکون بادوام باشد.

حال تيمي از محققان دانشگاه استنفورد براي حل اين مشکل به دامان طبيعت رفته‌اند و با الهام‌گيري از ساختار لانه‌زنبوري چشم مرکب حشرات موفق شده‌اند روشي جديد براي چيدن اين سلول‌ها در کنار هم ابداع کنند که مي‌تواند دوام اين سلول‌هاي خورشيدي را افزايش دهد.

چشم مرکب حشرات از هزاران واحد شش‌ضلعي مجزا تشکيل شده است که در کنار هم قرار مي‌گيرند و يک ساختار داربستي مستحکم را ايجاد مي‌کند.

محققان داشگاه استنفورد تصميم گرفتند اين ساختار را در قرارگيري سلول‌هاي 0.02 اينچي پروسکايت پياده‌سازي کنند و با استفاده از الکترودهايي در مقياس بسيار کوچک در پشت صفحه، سلول‌ها را به هم متصل کنند.

"راين‌هولد داسکارت"(Reinhold Dauskardt) استاد دانشگاه استنفورد و از محققان حاضر در اين پروژه گفت: با اين روش ما موفق شديم بيشترين بازدهي را از سلول‌هاي پروسکايتي به دست بياوريم و با توجه به ساختار قدرتمند موجود دوام صفحه خورشيدي را بدون از دست دادن بازدهي نهايي افزايش داديم.

تيم تحقيقاتي محصول خود را در شرايط سخت نيز مورد ارزيابي قرار دادند. صفحات خورشيدي توليدشده به مدت شش هفته در معرض دماي 85 درجه سانتي‌گراد و رطوبت 85 درصد قرار گرفتند و به خوبي کار کردند.

براي افزايش کارآيي تيم دانشگاه استنفورد قصد دارند به بررسي تکنيک‌هاي رساندن نور بيشتر به قلب سلول‌ها و پراکنده شدن بيشتر نور در آنها بپردازند.

نتايج اين تحقيق در نشريه علمي Energy & Environmental Science منتشر شده است.