متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۱۱/۲۳

تعداد بازدید : ۱۸۴

تعداد رای : ۲

پتانسیل سلول‌های خورشیدیِ پروفسکایت

نتایج جدید نشان ‌می‌دهد که چگونه تغییرات در فرمولاسیون می‌تواند به تجاری کردنِ این محصولات کمک کند.

پروفسکایت‌ها یک دسته‌ی بزرگ از موادند که دارای ساختار کریستالی مشابه و مشخصی هستند و به علت کم‌هزینه بودن، انعطاف و فرایند ساخت آسان به عنوان یک گزینه‌ی مناسب برای ساخت سلول‌های خورشیدی توجه زیادی را به سوی خود جلب کرده‌اند. اما مسائل بسیاری در مورد جزئیات ساختار و جایگزینی فلزهای گوناگون در ساختارهای پروفسکایت برای افزایش کارایی نامشخص مانده است.

 

سلول‌های خورشیدیِ سنتی که از سیلیکون ساخته می‌شوند باید در دمای بالای 1400 درجه‌ی سلسیوس فراوری شوند و به همین علت برای تولید نیاز به ابزارهای گرانی دارند و همین امر تولید انبوه این سلول‌ها را محدود می‌کند. علاوه بر این، پروفسکایت‌ها را می‌توان بر روی زیرلایه‌های گوناگونی مانند پلاستیک‌های منعطف لایه‌نشانی کرد بنابراین کاربردهایی بسیار زیادی که با استفاده از سلول‌های ضخیم ویفرهای سیلوکونی امکان‌پذیر نبود ممکن می‌شود.

 

حالا دانشمندان جنبه‌های زیادی از رفتار پروفسکایت‌ها که با فرمولاسیون‌های مختلف تهیه می‌شوند را کدشکنی کرده‌اند: با استفاده از افزودنی‌های مشخص «مقادیر بهینه‌ای» وجود دارد که با افزودن مواد کارایی بهبود می‌یابد اما اگر بیشتر از این  مقادیرِ بهینه، افزودنی به این مواد اضافه شود کارایی شروع به کاهش پیدا کردن می‌کند.

 

پروفسکایت‌ها ترکیباتِ هم‌خانواده‌ای هستند که ساختار کریستالیِ سه‌-بخشیِ مشابهی دارند. هر بخش می‌تواند توسط هر تعدادی از عنصرهای متفاوت تشکیل شود که این امر باعث بوجود آمدنِ پهنه‌ی وسیعی از فرمولاسیون‌ها می‌شود. "بوناسیسی" نویسنده‌ی اول مقاله ای با این موضوع، طراحیِ یک پروفسکایتِ جدید را مانند سفارش دادن از یک منوی رستوران تشبیه می‌کند، انتخاب یک (یا بیشتر) عنصر از ستون A، ستون B و ستون X. می‌توان این ستون‌ها را تغییر داد و ترکیب دیگری بدست آورد. از آنجا که دانشمندان هیچ شناختِ کافی‌ای از این مواد نداشتند تاکنون ترکیباتِ بهتر از راه آزمون و خطا مشخص می‌شده است.

 

در یک پژوهش مشخص شده بود که اضافه کردن فلزاتِ آلکالیِ ویژه‌ای کاراییِ سلول‌های خورشیدی را از 19 درصد به 22 درصد افزایش می‌دهد اما توجیهی برای این افزایش بهره‌وری ارائه نشده بود. حالا، با استفاده از "اندازه‌گیریِ فلوئرسانسِ نانو اشعه‌ی ایکسِ سنکروترون تفکیک بالا" می‌توان مواد را با اشعه‌ای به ضخامتِ یک‌هزارمِ ضخامت مو روبش کرد. با استفاده از این روش سرنخ‌های مهمی در رابطه با افزایشِ کاراییِ سلول‌های خورشیدی پروفسکایت بدست آمده است. مشخص شده است که با اضافه کردنِ این فلزات آلکالی مانند سزیم یا روبیدیم به پروفسکایت‌ها، مواد دیگر بهتر با یکدیگر مخلوط می‌شوند. فلزات آلکالی باعث می‌شوند که مخلوط «همگن» شده و در نتیجه رسانای بهتری برای الکتریسیته شود بنابراین سلول خورشیدی نهایی کاراتر خواهد بود. اما پژوهشگران متوجه شدند که اضافه کردنِ این افزودنی‌ها تا نقطه‌ی معینی کارایی را بهتر می‌کند، بیشتر از این مقدارِ بییشینه، این افزودنی‌ها با جمع شدن با یکدیگر نواحی‌ای بوجود خواهند آورد که رسانایی مواد را مختل کرده و اثرات مثبت قبلی خود را خنثی می‌کنند. برای هر فرمولاسیونی یک نقطه‌ی بهینه وجود دارد که بهترین عملکرد را در پی خواهد داشت.

 

با اینکه پژوهشگران تغییرات ساختاری‌ای که در مواد پروفسکایت صورت می‌گیرد را مشخص کرده‌اند اما هنوز شیمیِ این پدیده‌ها برای پژوهشگران مشخص نیست. بهترین کارایی تئوری که سلول‌های خورشیدیِ پروفسکایت می‌توانند داشته باشند 31 درصد است و بیشترین کارایی‌ای که سلول‌های فعلی دارند 23 درصد است و هنوز پژوهش‌های زیادی برای بهبود این سلول‌های خورشیدی باید صورت بگیرد.

 

نتایج این تحقیق که با همکاری چند دانشگاه آمریکایی انجام شده در مجله ساینس به چاپ رسیده است. برای مشاهده نتایج این پژوهش، لینک مقاله را کلیک کنید.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)