این پژوهش با همکاری دانشمندان دانشگاه «علم و صنعت ملک عبدالله» (KAUST)، بر بهبود سلول‌های خورشیدی پروسکایت که به دلیل قیمت پایین و کارایی بالا شناخته می‌شوند، متمرکز شده است.
کلید این موفقیت، مولکول مصنوعی به نام CPMAC است که از نوعی کربن به نام «فولرن باکمینستر» (C₆₀) ساخته شده است. بیش از یک دهه است که «فولرن باکمینستر»، نقش مهمی در افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی پروسکایت داشته است. اتصال ضعیف آن به سایر قسمت‌های سلول منجر به فرسودگی سریع‌تر، به ویژه در برابر گرما و رطوبت می‌شود.
پژوهشگران با طراحی این مولکول مصنوعی توانسته‌اند، پیوندهای یونی قوی‌تری با لایه پروسکایت تشکیل دهند که پایدارتر هستند و از تجزیه سریع مواد جلوگیری می‌کنند. در نتیجه، سلول‌های خورشیدی ساخته شده با این مولکول افزون بر پایداری، کمی کارآمدتر نیز بودند.
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که بهبود در بازده تبدیل انرژی، معیاری که نشان می‌دهد یک سلول چقدر نور خورشید را می‌تواند به برق قابل استفاده تبدیل کند به میزان حدود 0.6 درصد بیشتر از نسخه استاندارد C₆₀ بود. اگرچه این مورد ممکن است افزایش کوچکی به نظر برسد اما می‌تواند در مقیاس بزرگ تفاوت قابل‌توجهی ایجاد کند، به‌عنوان مثال، یک نیروگاه خورشیدی یک گیگاواتی می‌تواند برق اضافی کافی برای تامین انرژی حدود ۵۰۰۰ خانه اضافی تولید کند.
دوام این فناوری نیز قابل‌توجه است. در آزمایش‌های انجام شده هنگامی که هر دو نوع سلول خورشیدی تحت گرما و رطوبت بالا به مدت بیش از ۲۰۰۰ ساعت آزمایش شدند، سلول‌های مبتنی بر این مولکول، فقط یک سوم راندمان سلول‌های مبتنی بر «فولرن باکمینستر» را از دست دادند و هنگامی که در ماژول‌های پنل خورشیدی کوچک ترکیب شدند، سلول‌ها با این مولکول همچنان از همتایان سنتی خود بهتر عمل کردند.
ساینس گزارش کرد، در حالی که «فولرن باکمینستر» با نیروهای نسبتا ضعیفی به نام پیوندهای واندروالسی به لایه پروسکایت متصل می‌شود، این مولکول، پیوندهای یونی قوی‌تری تشکیل می‌دهد. این اتصالات محکم‌تر به کاهش نقص‌ها کمک می‌کنند و سلول‌ها را برای مدت طولانی‌تری فعال نگه می‌دارند. این پیشرفت می‌تواند گامی بزرگ در جهت قابل اعتمادتر کردن فناوری خورشیدی پروسکایت برای استفاده روزمره باشد.
مولکول جدید می‌تواند با ادامه تحقیقات و مقیاس‌بندی، به تامین انرژی خانه‌های بیشتری با کارایی بهتر کمک کند و آینده‌ای روشن برای فناوری خورشیدی را رقم بزند.
انتهای پیام
نظرات