دستاورد آمریکایی‌ها: افزایش چشمگیر طول عمر سلول‌های خورشیدی پره‌وسکایت

دستاورد مشترک دانشگاه‌های پردو و اموری

محققان دانشگاه‌های پردو و اموری در ایالات متحده با تمرکز بر مشکل ناپایداری سریع و کاهش عملکرد سلول‌های خورشیدی پره‌وسکایت، که مانع اصلی تجاری‌سازی آن‌ها بود، راهکاری جدید ارائه کرده‌اند. سلول‌های پره‌وسکایت به دلیل توانایی بالا در جذب نور و تبدیل آن به برق، به‌عنوان جایگزینی ارزان‌تر و کارآمدتر برای سلول‌های سیلیکونی سنتی شناخته می‌شوند، اما دوام پایین آنها همواره یک نقطه ضعف بزرگ محسوب می‌شد.

نقش مایع یونی MEM MIM Cl در افزایش دوام

تیم تحقیقاتی با افزودن مایع یونی اختصاصی به نام MEM MIM Cl به ساختار سلول‌ها، توانستند دوام این سلول‌های نسل جدید را به میزان چشمگیری بهبود بخشند. این مایع یونی عملکرد دوگانه‌ای دارد:

• اصلاح نقص‌های سطحی سلول‌ها.
• پایدارسازی رابط پنهان در لایه‌های زیرین.

مایع MEM MIM Cl با اتصال به یون‌های سرب مثبت و پر کردن شکاف‌های کوچک موجود در ساختار کریستالی، عملاً به‌عنوان یک محافظ مولکولی عمل می‌کند. این فرآیند، رشد کریستال‌ها را به صورت آهسته و کامل هدایت کرده و در نتیجه، کریستال‌های بزرگ‌تر، باکیفیت‌تر و با نقص‌های داخلی کمتری تولید می‌شوند.

نتایج آزمایش در شرایط سخت

تست‌های عملکردی که بر روی سلول‌های تقویت‌شده انجام شد، نتایج درخشانی را نشان داد. این سلول‌ها حتی در معرض شرایط بسیار سخت، از جمله تابش مداوم خورشید و دمای ۹۰ درجه سانتی‌گراد، توانستند عملکرد خود را حفظ کنند.

پس از ۱۵۰۰ ساعت قرارگیری در شرایط سخت، سلول‌های خورشیدی پره‌وسکایت تقویت‌شده، قادر به حفظ ۹۰ درصد از بازده اولیه خود بودند.

علاوه بر این، این تکنیک جدید کاملاً با فرآیندهای صنعتی تولید، از جمله روش پوشش‌دهی تیغه‌ای، سازگار است. این سازگاری، امکان تولید انبوه و مقرون‌به‌صرفه پنل‌های خورشیدی با دوام بالا را در مقیاس صنعتی فراهم می‌کند.

گام‌های بعدی برای تجاری‌سازی جهانی

محققان در حال حاضر بر روی بهبود طراحی‌های مولکولی و استفاده از فناوری‌های تصویربرداری پیشرفته برای درک دقیق‌تر تعاملات شیمیایی میان مایعات یونی و پره‌وسکایت متمرکز هستند. هدف نهایی، تبدیل این موفقیت‌های آزمایشگاهی به راه‌حل‌های قابل استفاده و تجاری در بازار جهانی انرژی است که از طریق ثبت اختراع و همکاری‌های صنعتی دنبال خواهد شد.