اقتصاد دانش بنیان

يک تيم تحقيقاتي کره‌اي سلول‌هاي خورشيدي پروسکايت نيمه‌شفافي طراحي کرده‌اند که مي‌تواند يکي از مهم‌ترين گزينه‌ها براي توسعه پنجره‌هاي خورشيدي در آينده باشد.

دانشمندان در سراسر جهان با هدف بهره‌برداري بهتر و بيشتر از انرژي خورشيدي در حال بررسي راه‌هاي نوين براي توسعه سلول‌هاي خورشيدي شفاف يا نيمه‌شفاف به عنوان جايگزين سطوح شيشه‌اي فعلي در ساختمان‌هاي مدرن هستند. هدف اصلي تکنولوژي سلول‌هاي خورشيدي نيمه‌شفاف، توليد انرژي برق و در عين حال استفاده از نور خورشيد در فضاهاي داخلي است.

يکي از چالش‌هاي عمده در اين پروژه‌ها اين است که شفافيت در سلول‌هاي خورشيدي موجب مي‌شود تا بهره‌وري اين سلول‌ها در جذب نور خورشيدي که براي توليد برق به آن نياز دارند، کاهش يابد. نمونه‌هاي معمول و امروزي سلول‌هاي خورشيدي از سيليکون کريستالي ساخته شده‌اند که شفاف ساختنشان دشوار است. همين امر دانشمندان را به فکر انداخته تا به دنبال جايگزيني براي آن‌ها باشند.

در مقابل، عموما از سلول‌هاي خورشيدي نيمه‌شفاف همچون مواد آلي يا حساس به رنگ استفاده مي‌شود، اما در مقايسه با سلول‌هاي مبتني بر سيليکون کريستالي، بازده قدرت تبديل آن‌ها نسبتا کم است. امروزه پروسکايت‌ها از مهم‌ترين رقباي سلول‌هاي سيليکون کريستال به شمار مي‌روند. پروسکايت‌ها ترکيبي از مواد فوتوولتائيک آلي و غير‌آلي هستند که براي توليد ارزان و براي ساخت آسان هستند. اين مواد اخيرا بسيار مورد توجه واقع شده‌اند تا جايي که کارايي اين سلول‌هاي خورشيدي پروسکايت در چند سال گذشته به‌سرعت به سطح فناوري‌هاي سيليکون افزايش يافته است.

يک تيم تحقيقاتي کره‌اي، به سرپرستي پروفسورSeunghyup Yoo  از موسسه عالي علم و صنعت کره و پروفسورNam-Gyu Park  از دانشگاه
SungKyunKwan با استفاده از پروسکايت‌ها نوعي سلول خورشيدي نيمه‌شفاف طراحي کرده‌اند که بسيار کارآمد است و به عنوان يک آينه حرارتي موثر عمل مي‌کند. يعني علاوه بر توليد برق، اشعه مادون قرمز را بازتاب مي‌کند و اجازه ورود آن به فضاهاي داخلي را نمي‌دهد.

يکي از راهکارهاي کليدي براي دستيابي به سلول‌هاي خورشيدي نيمه‌شفاف، توليد الکترودهاي شفاف براي سطح رويي سلول‌هاست که با مواد فعال نوري سازگار باشد. اين تيم کره‌اي يک الکترود بسيار شفاف (TTE) توليد کرده‌ که در سلول‌هاي خورشيدي پروسکايت به‌خوبي عمل مي‌کند. اين الکترود چند لايه‌اي از يک لايه فلزي بسيار نازک تشکيل شده است که در ميان يک لايه با ضريب شکست نور بالا و يک لايه سطحي و بيروني قرار گرفته است. با قرار گرفتن اين الکترود بسيار شفاف بر روي سطح بيروني سلول خورشيدي، سلول‌هاي پروسکايت مي‌توانند به‌خوبي و بدون هيچ خللي عملکرد خود را داشته باشند. مزيت استفاده از اين نوع الکترود شفاف اين است که نه‌تنها مانند الکترودهاي شفاف معمول، نور مرئي را از خود عبور مي‌دهد، بلکه علاوه بر آن اشعه مادون قرمز را بازتاب مي‌کند.

سلول‌هاي خورشيدي ساخته‌شده با اين فناوري جديد، داراي راندمان تبديل با ميانگين 3/13 درصدي هستند و همچنين 5/85 درصد از نور مادون قرمز را نيز بازتاب مي‌کنند. اگرچه سلول‌هاي خورشيدي موجود (کريستال سيليکون) راندمان تبديل بالاتري دارند (ميانگين تبديل 25 درصد)، ولي تيره و مات هستند و به هيچ عنوان شفافيت اين سلول‌هاي جديد را ندارند.

اين تيم کره‌اي معتقد است که استفاده از سلول‌هاي خورشيدي نيمه‌شفاف پروسکايت به جاي پنجره ساختمان‌ها، نورگيرها و شيشه‌هاي اتومبيل‌، علاوه بر توليد انرژي برق، به ما در مديريت هوشمند حرارتي در فضاهاي داخلي کمک مي‌کند و باعث مي‌شود از انرژي خورشيدي به طور کارآمدتر و موثرتري بهره‌برداري کنيم. 

منبع: مجله دانش بنیان