0
0

استراتژی بسیار کارآمد و پایدار سلول های خورشیدی پروسکایت

196 بازدید

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی شیمیدانانی از دانشگاه سیتی هنگ کنگ (CityU) و کالج امپریال لندن (کالج امپریال) سلول های خورشیدی پروسکایتی جدید، بسیار کارآمد و پایدار تولید کرده اند. انتظار می‌رود این اختراع موفقیت‌آمیز، تجاری‌سازی فن‌آوری فتوولتائیک پروسکایت را تا حد زیادی تسریع کند و جایگزینی امیدوارکننده برای سلول‌های خورشیدی سیلیکونی ارائه کند.

سلول های خورشیدی سنتی از سیلیکون ساخته شده اند که دارای راندمان تبدیل توان بالا و پایداری خوبی است. اما نسبتاً گران هستند و در حال رسیدن به محدودیت های بازده فتوولتائیک عملی و اقتصادی خود می باشند.

پروسکایت ها به عنوان رقیب اصلی برای جایگزینی سیلیکون به عنوان ماده انتخابی پنل های خورشیدی در نظر گرفته می شوند. انتظار می رود سلول های خورشیدی پروسکایت قیمت کمتر، دمای تولید پایین و وزن سبک داشته و انعطاف پذیر نیز باشند. در این صورت آنها را می توان روی فیلم های پلاستیکی به عنوان سلول های خورشیدی انعطاف پذیر چاپ کرد، یا می توان از آنها به عنوان پوشش شیشه پنجره برای جذب نور خورشید استفاده کرد.

در میان انواع مختلف سلول‌های خورشیدی پروسکایت، سلول‌هایی که دارای طراحی معکوس هستند، پایداری فوق‌العاده‌ای از خود نشان داده‌اند، که آنها را کاندیدای خوبی برای رسیدن به طول عمر سلول‌های خورشیدی سیلیکونی تجاری می‌کند.

با این حال، مواد پروسکایت شامل اجزای واکنش‌پذیر شیمیایی هستند که می‌توانند به راحتی در دما و رطوبت بالا تبخیر شده و تجزیه شوند و طول عمر عملکرد سلول‌های خورشیدی را کوتاه کنند.اما این سلول های خورشیدی پروسکایت معکوس را باید به راندمان بالای 25 درصد رساند

دکتر ژو زونگ لانگ، استادیار دپارتمان شیمی CityU، با الهام از خواص منحصر به فرد یک ماده حاوی فلز به نام فروسن، با رویکردی جدید بر این موانع غلبه کرد. با همکاری پروفسور نیکلاس لانگ از امپریال کالج، تیم دکتر ژو به طور هوشمندانه ای فروسن ها را به سلول های خورشیدی پروسکایت به عنوان رابط بین لایه جذب کننده نور و لایه انتقال دهنده الکترون اضافه کردند و به یک پیشرفت دست یافتند. دکتر ژو در این زمینه گفت:

«ما اولین تیمی هستیم که سلول های خورشیدی پروسکایت معکوس را با موفقیت به راندمان بالای 25 درصد رساندیم و تست پایداری تعیین شده توسط کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (IEC) را پشت سر گذاشتیم».

باید ذکر کرد، این یافته ها در مجله علمی Science منتشر شده است.

پروفسور لانگ، متخصص در شیمی آلی فلزی، در ارتباط با این سلولهای خورشیدی اظهار کرد:

«خواص منحصر به فرد فروسن می تواند به غلبه بر مشکلات سلول های خورشیدی پروسکایت کمک کند. فروسن ترکیبی است با یک اتم آهن که بین دو حلقه کربن مسطح قرار گرفته است. تیم دکتر ژو از فروسن استفاده کرد که در آن حلقه‌های کربنی به گروه‌های آلی مختلف متصل می‌شوند که توسط تیم پروفسور لانگ ساخته شده است. این گروه‌های آلی واکنش‌پذیری سطح پروسکایت را کاهش داده و کارایی و پایداری را افزایش می‌دهند».

سلول های خورشیدی پروسکایت از لایه هایی از مواد تشکیل شده اند. لایه پروسکایت برای برداشت سبک است و مولکول‌های فروسن انتقال الکترون را از لایه فعال پروسکایت به الکترود در لایه تبدیل الکتریسیته تسریع می‌کنند و در نتیجه کارایی را افزایش می‌دهند.

بر اساس توضیح دکتر ژو یکی دیگر از مزایای این گروه‌های آلی این است که ترکیب آلی فلزی مبتنی بر فروسن که توسط تیم مشترک طراحی شده است، یون را از طریق یک پیوند شیمیایی قوی روی سطح پروسکایت محکم می‌کند و حساسیت سلول‌های خورشیدی به محیط خارجی را کاهش می‌دهد و فرآیند تخریب دستگاه را به تاخیر می‌اندازد.

در این آزمایش، تیم CityU دریافت که سلول‌های خورشیدی تازه اختراع شده می‌توانند بیش از 1500 ساعت در زیر نور مداوم کار کنند و همچنان بیش از 98 درصد بازده اولیه خود را حفظ کنند. این دستگاه‌ها همچنین استاندارد بین‌المللی فتوولتائیک بالغ را پاس کردند و پایداری برتر را در محیط گرم و مرطوب (۸۵ درجه سانتی‌گراد و رطوبت ۸۵ درصد) از خود نشان دادند.

به نقل از ساینس دیلی و بر اساس نظر دکتر ژو، مهم ترین بخش این کار این است که با موفقیت سلول های خورشیدی پروسکایتی بسیار کارآمد ساخته شد و در عین حال پایداری امیدوارکننده ای را ایجاد کرده‌ایم و نتایج قابل اعتماد به این معنی است که تجاری سازی پروسکایت ها در راه است. هدف ما این است که تولید سلول‌های خورشیدی پروسکایت را با استفاده از این مولکول جدید و روش آسان افزایش دهیم و به هدف پایداری جهانی «کربن صفر» کمک کنیم.

در پایان باید ذکر کرد، این مطالعه توسط CityU، صندوق نوآوری و فناوری، شورای کمک هزینه های تحقیقاتی هنگ کنگ و بنیاد علوم طبیعی استان گوانگدونگ حمایت شد.

آیا این مطلب را می پسندید؟
https://mazandsolaracademy.ir/?p=2092
اشتراک گذاری:
ایمان حسن خانی
مطالب بیشتر
برچسب ها:

نظرات

0 نظر در مورد استراتژی بسیار کارآمد و پایدار سلول های خورشیدی پروسکایت

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.