پیشرفت‌های کلیدی حوزه فناوری پیل‌های خورشیدی
به گزارش تاسیسات نیوز، محققان به نقطه زمانی کلیدی در ساخت پیل‌های خورشیدی رسیده‌اند که راه را برای رقابت مستقیم انرژی خورشیدی با برق تولیدشده از منابع انرژی مرسوم هموار می‌کند.
محققان آزمایشگاه انرژی‌های تجدید پذیر ملی وزارت انرژی آمریکا با همکاری دانشگاه ایالتی واشنگتن و دانشگاه تنس، بیشترین ولتاژ موجود از پیل خورشیدی تلورید کادمیم (CdTe) را بهبود بخشیده و بر یک محدودیت عملی که برای مدت بیش از 6 دهه بود غلبه کردند. این کار در شماره 29 فوریه مجله انرژی طبیعت منتشر شده است.
پیل‌های خورشیدی سیلیکونی در حال حاضر 90% بازار پیل خورشیدی را تشکیل می‌دهند، اما هنوز کاهش هزینه‌های ساخت آن‌ها سخت است. پیل‌های خورشیدی CdTe یک جایگزین کم‌هزینه ارائه می‌کنند. آن‌ها نسبت به سایر فنّاوری‌های خورشیدی کمترین باقیمانده کربن را دارد و در شرایط دنیای واقعی بهتر شامل آب‌وهوای گرم و مرطوب عمل می‌کنند. بااین‌وجود تاکنون این پیل‌ها کارایی پیل‌های سیلیکونی را ندارند.
یک حوزه کلیدی که CdTe کار نکرده در بیشترین ولتاژ موجود از پیل خورشیدی به نام ولتاژ مدار باز است. محققان در 60 سال گذشته نتوانستد بیش از 900 میلی ولت از ماده به دست بیاورند که این میزان محدوده عملی آن به شمار می‌آید.
تیم محققان با حرکت از یک مرحله فراوری استاندارد با استفاده از کلرید کادمیم ولتاژ پیل را بهبود بخشیدند. در عوض آن‌ها تعداد کمی اتم فسفر روی مکان‌های شبکه تلوریم گذاشتند و بعد به‌دقت رابط و مرزهای ایده آل بین مواد با فاصله اتمی مختلف برای کامل کردن پیل خورشیدی تشکیل دادند. این روش رسانایی CdTe را بهبود بخشیده و برای اولین بار با فراتر رفتن از ولتاژ مدار باز 1 ولتی،ساخت پیل خورشیدی CdTe را امکان‌پذیر ساخته‌اند. نوآوری مسیرهای تحقیقاتی جدیدی برای پیل‌های خورشیدی برای افزایش راندمان گشوده و با هزینه کمتر از سوخت‌های فسیلی برق تولید می‌کند.
محققان NREL کریستال‌ها را تصفیه و پیل‌های خورشیدی ساختند، درحالی‌که محققان WSU ماده کریستالی مورداستفاده در پیل‌ها را ساختند. محققان WSU کریستال‌های خود را در تکنیکی به نام رشد مذاب رشد دادد که اجازه کنترل دقیق خلوص و ترکیب را می دهد.
خلوص برای فرایند بسیار مهم است، پس محققان موارد را در یک اتاق تمیز استاندارد صنعت ترکیب و آماده می‌کنند. بعد آن‌ها کریستال را در یک کوره بالای 1100 درجه سانتی‌گراد ساخته و آن را از کف با سرعت حدود یک میلی‌متر در ساعت سرد می‌کنند. سپس محققان کریستال را به ویفرهای پولیش شده می‌برند تا پیل خورشیدی بسازند.
درحالی‌که محققان پیل‌های سیلیکونی را تا محدوده نظری ارتقا داده‌اند، اما هنوز جای کار زیادی برای بهبود راندمان برای تلورید کادمیم وجود دارد که با افزایش 30 درصدی بهتر می‌شود.
انتهای خبر