سلول خورشیدی Peroveskite

سلول‌های خورشیدی بر پایه perovskites‌ها (گروهی از بلور‌های معمول با ساختاری مشخص) جهت ساخت چنین سلول‌های ارزان و مفیدی به دو دلیل بسیار مناسب به نظر می‌رسند.

مولفه perovskite عنوانی است که برای توصیف ساختار بلوری معدنی به کار می‌رود که در نوع معدنی اکسید تیتانیوم کلسیم که خود از کلسیم تیتانات ساخته شده، یافت می‌شود.

اولین نمونه از ماده perovskite در کوه‌های اورال روسیه مرکزی در سال ۱۸۳۹ کشف شد. این سنگ بلورین، عمدتا از تیتانات کلسیم تشکیل شده، اما هیچ کس در آن زمان به خواص ویژه آن آگاه نبود.بعد‌ها معلوم شد این سنگ خاصیت جذب نور دارد و می‌تواند به عنوان یک نیمه هادی عمل کند. برای اولین بار، در سال ۲۰۰۹، محققان آن را در سلول‌های خورشیدی آزمایش کردند.

Perovskite ماده هیبریدی آلی و غیر آلی است که کربن و سرب را ترکیب می‌کند. از آن جایی که Perovskite پنج سال پیش به عنوان یک ماده سلول خورشیدی مورد استفاده قرار گرفت، بهبود‌های صورت گرفته افزایش بازده تبدیل نیروی آن به نزدیک ۲۰ درصد را موجب شده اند.

ماده Perovskite نیز ابتدا در قالب یک جوهر مایع شکل می‌گیرد و دانشمندان پویایی آن را طی فرآیند رشد که در هوایی با دمای پایین صورت می‌گیرد به دقت کنترل می‌کنند. این مساله تولید ارزان دستگاه‌های Perovskite با سطوح عملکرد بالا بالا را موجب می‌شود.

پانل‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون حداقل ۱۸۰ میکرومتر ضخامت دارد، اما پانل‌های ساخته شده از perovskite کمتر از یک میکرومتر ضخامت دارند و می‌توانند همان مقدار انرژی را از نور خورشید تولید کنند. محقق مشهور در زمینه انرژی خورشیدی Michael Grätzel با این ماده فوق العاده نازک در سال‌های اخیر مشغول به کار شده و توانسته است یک نمونه اولیه با بازده ۱۵٪ بسازد. او انتظار دارد با تنظیم‌های دقیق‌تر به بازده ۲۰-۲۵ ٪ نیز برسد.

ماده Perovskite نیز ابتدا در قالب یک جوهر مایع شکل می‌گیرد و دانشمندان پویایی آن را طی فرآیند رشد که در هوایی با دمای پایین صورت می‌گیرد به دقت کنترل می‌کنند. این مساله تولید ارزان دستگاه‌های Perovskite با سطوح عملکرد بالا را موجب می‌شود.

 

معایا و مزایب:

تولید آن ارزان بوده و زمانی که به عنوان افشانه به کار می‌رود، اتلاف اندکی تولید می‌کند چنین موضوعی همراه با این واقعیت که افشانه را می‌توان به آسانی به تولید انبوه رساند، به معنای پایین بودن هزینه تولید و در نتیجه بهای کمتر آن برای مشتریان است.

Perovskite یک کلاس مخصوص از مواد است که نظر محققین را در سه سال اخیر به دلیل بازدهی بالاتر و روش تولید آسانتر جلب کرده است. اعضای این گروه اعلام کردند این روش بسیار ارزان و ساده برای تولید انبوه است.

 

نقطه ضعف صفخات پروسکات استفاده از سرب در ساختار آن‌ها است در صورتی که شرکت‌ها بخواهند وارد تولید عمده این صفحات بشوند باید پروسه‌ای در دمای بالا انجام دهند که باعث ایجاد ذرات معلق سرب و همچنین بخار سمی آن می‌شود که برای سلامتی بسیار مضر است. هرچند جدیدا چند آزمایشگاه خبر از موفقیت استفاده از قلع به جای سرب داده اند.

تولید Peroveskite بسیار کم هزینه است و ماده‌ای بسیار نازک یک هزارم ضخامت سلول خورشیدی سیلیکونی عادی محسوب می‌شود. انعطاف پذیری Peroveskite بالا بوده و به عنوان مثال می‌توان آن را از دیوار آویزان کرد و یا در ساخت یک مزرعه خورشیدی به کار گرفت.

از آن جایی که Peroveskite فعلا در مواجهه با هوا ناپایدار است و با گذشت زمان شرایط بدتری می‌یابد، پژوهشگران روی پایداری بلند مدت به منظور با ثبات کردن آن کار می‌کنند.

استفاده از تکنولوژی خورشیدی Peroveskite بسیار ارزان است، در واقع این ماده در سراسر جهان و درانواع شرایط زمین شناسی یافت می‌شود و به دلیل خواص نیمه هادی درونش، یک روند ساده برای فرآوری به فیلم‌های نازک دارد.