به گفته این پژوهشگران، این فناوری همچنین می‌تواند هزینه‌های انرژی را به یک چهارم هزینه‌های فعلی سلول‌های خورشیدی سیلیکونی کاهش دهد.
در سلول‌های خورشیدی جدید از ماده معدنی غیر آلی ارزان قیمت پروسکایت که به راحتی در دسترس است، استفاده شده است. هنگامی که پروسکایت در معرض نور خورشید قرار می‌گیرد، انرژی خورشیدی را به روشی مشابه پنل‌های خورشیدی سنتی، اما با راندمان بالاتر، به الکتریسیته تبدیل می کند.
تاکنون، سلول‌های خورشیدی پروسکایت نشان داده‌اند که می‌توانند از حداکثر کارایی سلول‌های سیلیکونی فراتر روند، اما پایداری حرارتی و شیمیایی آنها مشکلاتی به همراه داشته است. به طور معمول، این سلول‌ها هنگامی که در معرض اکسیژن و رطوبت یا در دماهای بالا قرار می‌گیرند، به سرعت تخریب می‌شوند.
راندمان تبدیل توان سلول خورشیدی پروسکایت که به تازگی توسعه یافته، ۲۵٫۶ درصد است. این سلول توانسته است بیش از ۹۰ درصد از کارایی اولیه خود را پس از ۱۲۰۰ ساعت کار در دمای ۶۵ درجه سانتیگراد (۱۴۹ درجه فارنهایت) حفظ کند.
این پژوهش که توسط پروفسور زو زونگ لانگ از دانشگاه “سیتی” هنگ کنگ با همکاری لی ژونگان از دانشگاه علم و فناوری هواژونگ انجام شد، در ۲۰ اکتبر در مجله معتبر ساینس منتشر شد.
این پژوهشگران در این مقاله چنین اظهار کرده‌اند: «تحقیقات ما راهنمایی‌های نظری برای طراحی سلوهای خورشیدی پروسکایت با کارایی و پایداری بالا را فراهم کرده و مسیر دسترسی آسان به سلوهای خورشیدی پروسکایت تجاری موجود را هموار می‌کند.»
دستاورد این گروه در بهبود لایه واسط بین لایه فوتواکتیو و آند سلول خورشیدی نهفته است.
مطالعات قبلی نشان می‌دهد که استفاده از تک‌لایه‌های خود ترمیم (SAMs) به عنوان یک لایه واسط به طور کلی باعث افزایش کارایی تبدیل توان به بالای ۲۵ درصد می‌شود. با این حال، با ساختار تک مولکولی، SAM تنها ۱-۲ نانومتر ضخامت دارد و به راحتی در دماهای بالا تجزیه می‌شود.
زو ادامه داد: «ما SAM را در یک ساختار سه بعدی منحصر به فرد طراحی کرده و آن را به یک فیلم اکسید نیکل پایدار متصل کردیم تا هم پایداری حرارتی و شیمیایی را افزایش دهیم، هم عمر عملکرد و قابلیت تبدیل انرژی سلول را بهبود بخشیم.»
اگرچه دستگاه‌های آزمایشگاهی نسبتاً کوچک هستند، اما روش‌های ساخت آنها ساده و بسیار مقیاس‌پذیر است که نشان‌دهنده سازگاری برای تولید در مقیاس بزرگ می‌باشد. تخمین می‌زنیم که هزینه هر واحد الکتریسیته (LCOE) برای سلول‌های خورشیدی جدید ما می‌تواند حداقل ۵٫۴۵ دلار در هر مگاوات ساعت باشد که این مقدار به طور قابل توجهی کمتر از ۲۴ دلار در هر مگاوات ساعت برای سلول‌های خورشیدی سیلیکونی است.
چین در حال حاضر در صنعت فتوولتائیک (PV) پیشرو است و بر اساس داده‌های گمرک، در سال ۲۰۲۲ بیش از چهار میلیارد سلول خورشیدی صادر کرده و ارزش کل صادرات آن ۴۶٫۳۸ میلیارد دلار است. وب‌سایت انجمن صنعت فتوولتائیک چین (CPIA) اعلام کرده است سهم بازار جهانی صنعت فتوولتائیک چین در همه جنبه‌ها، از مواد خام گرفته تا تجهیزات تولید، بیش از۸۰ درصد است.
چشم‌انداز انرژی جهانی به سمت اولویت دادن به انرژی خورشیدی و بادی در حال تغییر است. انرژی خورشیدی با کاهش بیش از ۹۰ درصدی هزینه‌ها در دهه گذشته به ارزان‌ترین منبع انرژی در سراسر جهان تبدیل شده است. لیو یی یانگ، سخنگوی انجمن صنعت فتوولتائیک چین در ماه اگوست گفت، صنعت خورشیدی چین در نظر دارد تلاش‌های بیشتری برای مقابله با تغییرات آب و هوا و افزایش رشد اقتصادی انجام دهد. پروفسور زو معتقد است که سلول‌های خورشیدی پروسکایت کاربردهای گسترده‌ای دارند.
او گفت: «اگرچه تحقیقات مرتبط نسبتاً دیر شروع شد، سلول‌های خورشیدی پروسکایت در سال‌های اخیر پیشرفت‌های چشمگیری در پایداری و طول عمر داشته و از چند ساعت در دماهای پایین به هزاران ساعت در دماهای بالا رسیده‌اند.»
سلول‌های خورشیدی پروسکایت را می‌توان در شرایط تاریک‌تر مورد استفاده قرار داد و از طریق اصلاح، می‌توانند نور با طول موج های مختلف را جذب کنند. این تطبیق‌پذیری عالی آنها را برای استفاده در دستگاه‌های انعطاف‌پذیر، سلول‌های‌خورشیدی شفاف، سلول‌های خورشیدی دو وجهی و فتوولتائیک‌های داخلی ایده‌آل می‌کند.
او افزود: «علاوه بر این، سلول‌های خورشیدی پروسکایت نسبت به سلول‌های سیلیکونی، مقرون به‌صرفه‌تر و سازگارتر با محیط زیست هستند و به کاهش اثرات زیست محیطی صنعت فتوولتائیک کمک می کند.»
در همین حال، پژوهشگری از موسسه مالی سیلند گفت لازم است سلول‌های پروسکایت قبل از استفاده گسترده‌تر مورد تحقیقات بیشتری قرار گیرند.
این محقق که نخواست نامش فاش شود، گفت: «برای استفاده گسترده از سلول‌های خورشیدی پروسکایت، باید پایداری و ماندگاری آنها افزایش یابد، پانل‌های بزرگ و باکیفیت تولید شود و از حمایت‌های دولتی مانند یارانه یا معافیت‌های مالیاتی برخوردار شود».
زو معتقد است که هنگامی که این فناوری به بلوغ رسید، پروسکایت می‌تواند موج جدیدی از رشد در بازار جهانی فتوولتائیک، به ویژه در چین ایجاد کند.
همزمان هزینه‌های انرژی کاهش بیشتری می‌یابد، ورود سرمایه‌گذاران جدید به افزایش قابل توجه ظرفیت نصب منجر شده و محصولات فتوولتائیک چین به دلیل راندمان بالاتر و هزینه‌های کمتر رقابت‌پذیرتر می‌شوند و در نتیجه به طور بالقوه حجم صادرات این محصولات افزایش خواهد یافت.»
چندین شرکت چینی، از جمله Renshine Solar، Microquanta و GCL Perovskite، در حال حاضر اقداماتی را برای توسعه ظرفیت تولید سلول‌های خورشیدی پروسکایت در دست انجام دارند.
منبع: scmp
