روشی برای افزایش بازدهی پیل خورشیدی
به گزارش تاسیسات نیوز، محققان یک تیم تحقیقات بین‌المللی از مالزی و ایتالیا موفق به افزایش کارایی و طول عمر پیل‌های خورشیدی پروسکیت (پژوهشگران دانشگاه آکسفورد موفق به ساخت پیل خورشیدی لایه نازکی شدند که ۱۵ درصد بیشتر از پیل‌های خورشیدی معمولی کارایی دارد.
در این پیل خورشیدی از ماده نیمه‌هادی موسوم به پروسکیت استفاده شده‌است. این پیل دارای ساختار بسیار ساده‌ای است به طوری که می‌توان به سادگی آن را به تولید انبوه رساند. برای تولید این پیل از روش رسوب فاز بخار استفاده می‌شود که به راحتی می‌توان آن را با روش‌های فعلی تولید ادغام کرد.
پروسکیت دارای فرمول شیمیایی (CH3NH3)PbX3 است که در آن pb سرب و X می‌تواند ید، برم یا کلر باشد.
زمانی که این لایه مورد تابش نور قرار می‌گیرد، حفره‌ها و الکترون‌ها تولید می‌شوند این دو حامل بار به دو بخش مختلف منتقل می‌شوند. این دو بخش حاملین بار را به دو الکترود مختلف منتقل کرده و ولتاژ ایجاد می‌شود.
این گروه تحقیقاتی نشان دادند که پروسکیت نه تنها در تولید حاملین بار خوب عمل می‌کند بلکه قادر به انتقال الکترون و حفره نیز است. این گروه پروسکیت را به صورت ساندویچی در آورده و از آن برای تولید پیل خورشیدی لایه نازک استفاده کردند.
جانستون از محققان این پروژه می‌گوید: پیل خورشیدی که ما ساختیم می‌تواند کارایی ۱۵٫۴ درصدی داشته باشد این درحالی است که لایه پروسکیت مورد استفاده در آن تنها ۳۳۰ نانومتر ضخامت دارد. این بدان معناست که با استفاده از مقدار بسیار کمی پروسکیت می‌توان پیل خورشیدی لایه نازک با کارایی بالا تولید کرد.
هر چند که اطلاعات ما درباره فتوفیزیک این ماده بسیار کم است اما نتایج به‌دست آمده در این پروژه بسیار شگفت‌انگیز است.) با استفاده از نانومیله‌هایی از جنس اکسید تیتانیوم شدند. پایداری این پیل‌ها بعد از ۲۵۰۰ ساعت ماندن در قفسه تغییری نمی‌کند. پیل‌های خورشیدی یکی از گزینه‌های مناسب برای تولید انرژی پاک از نور خورشید هستند. در حال حاضر از سیلیکون و لایه‌های نازک برای ساخت این پیل‌ها استفاده می‌شود و صنایع این حوزه در حال تلاش برای کاهش قیمت این پیل‌ها هستند. با این حال هنوز قیمت این پیل‌ها نسبت به سوخت‌های فسیلی قابل رقابت نیست.
تولید و توسعه پیل‌های خورشیدی پروسکیت اولین بار در سال ۲۰۰۹ گزارش شد که تاکنون کارایی آن‌ها به ۲۰.۱ درصد رسیده است. این پیل‌ها می‌توانند گزینه مناسبی برای تولید انرژی با هزینه پایین باشد. دلیل این امر سهولت تولید آن‌ها از فاز سیال است. پاشنه آشیل این پیل‌ها، پایداری ان‌ها است.
اخیرا یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه پاهانگ مالزی با همکاری محققانی از دانشگاه رم روی توسعه این پیل‌ها متمرکز شده‌اند. این گروه تحقیقات بین‌المللی موفق به ساخت اولین ماژول خورشیدی پروسکیت حاوی نانومیله شدند. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Vertical TiO2 Nanorods as a Medium for Stable and High-Efficiency Perovskite Solar Modules منتشر شده است. علاوه بر کارایی بالای این ماژول‌های خورشیدی پروسکیتی، طول عمر آن‌ها بهبود یافته است.
در واقع استفاده از نانوساختار‌ها موجب افزایش پایداری این پیل‌ها می‌شود. در میان سه نوع مختلف از لایه‌های انتقال بار که در این پیل‌ها مورد استفاده قرار گرفته، آنهایی که دارای نانومیله هستند بعد از ۲۵۰۰ ساعت نگهداری در قفسه، کارایی اولیه خود را حفظ کرده است. این روش (نگهداری در قفسه) یک دستورالعمل رایج برای بررسی طول عمر پیل‌های خورشیدی است.
نتایج تست‌های انجام شده نشان داد که در پیل‌های حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم رایج دستگاه بعد از انجام آزمون ۶۰ درصد کارایی اولیه خود را داشت و در پیل‌هایی که از لایه اکسید تیتانیوم استفاده شده بود تنها ۵ درصد کارایی اولیه حفظ شده بود. دلیل بالا‌تر بودن پایداری در نانومیله‌ها، طبیعت حفره‌دار این ترکیبات است.
محققان این پروژه معتقدند که علیرغم تحقیقات ۱۵ ساله روی این نانومیله‌ها، هنوز استفاده از آن‌ها در مقیاس آزمایشگاهی است.
انتهای خبر