پنل های خورشیدی ممکن است در گرفتن نور خورشید بسیار بهتر شوند

نوع جدیدی از سلول های خورشیدی محدودیت نظری در بازده سلول های مبتنی بر سیلیکون را شکسته است که می تواند ما را قادر سازد انرژی بیشتری از نور خورشید برداشت کنیم.

تقریبا تمام سلول های خورشیدی تجاری از سیلیکون ساخته شده اند. اینها فقط می توانند یک محدوده فرکانس باریک نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کنند. نور بسیار خارج از این محدوده یا مستقیماً عبور می کند یا به عنوان گرما از بین می رود و به سلول های سیلیکونی یک محدودیت نظری بازده حدود 29.4 درصد می دهد.

اگر ماده دیگری که از نور در محدوده فرکانسی متفاوت الکتریسیته تولید می کند، در بالای لایه سیلیکونی قرار گیرد، این محدودیت در تئوری می تواند بیشتر باشد. پروسکایت، کریستالی از تیتانیوم و کلسیم، برای این کار مناسب است، زیرا در جذب نور نزدیک به طیف مادون قرمز بهتر است، اما کارآمد کردن آن دشوار است. این به دلیل جذب الکترون های سرگردان قبل از تبدیل شدن به کریستال به جریان است.

در حال حاضر، دو گروه تحقیقاتی راه‌هایی برای جفت کردن پروسکایت‌ها با سیلیکون و دستیابی به راندمان بالاتر ارائه کرده‌اند.

شن یوقین در مؤسسه فناوری فدرال سوئیس در لوزان و همکارانش برای ایجاد سیلیکون و پروسکایت ها با یکدیگر از یک فرآیند دو مرحله ای استفاده کردند. سلول سیلیکونی ابتدا با یک لایه محکم از مواد شیمیایی پیش ساز پوشانده می شود، قبل از اینکه لایه دوم مواد شیمیایی برای تبدیل مواد اولیه به پروسکایت اضافه شود. به گفته چن، این فرآیند باعث نقص کمتری در سطح مشترک سیلیکون و پروسکایت می شود و بنابراین تعداد الکترون های موجود برای جریان را افزایش می دهد. بازده دستگاه این تیم 31.2 درصد است.

در یک مطالعه جداگانه، سیلویا ماریوتی در Helmholtz Zentrum برلین و همکارانش یدید پیپرازینیم مایع را به لایه پروسکایت تزریق کردند که به نظر می‌رسد الکترون‌های سرگردان را کاهش می‌دهد و بازدهی 32.5 درصدی را به دست می‌آورد.

کایل فرونا از دانشگاه کمبریج می گوید: «بازده بسیار زیاد است. او می گوید، با این حال، این اعداد در حال حاضر محدود به اندازه سلول های خورشیدی است که بسیار کوچکتر از آنچه برای استفاده تجاری مورد نیاز است، است.

در ماه مه گذشته، Oxford Solar نشان داد که سلول های پشت سر هم ساخته شده از پروسکایت و سیلیکون می توانند در مقیاس آماده برای تولید ساخته شوند، اگرچه سطح کارایی چنین سلول هایی کمتر از 28 درصد است.

فرونا می‌گوید: «اگر بتوانیم آنها را در مقیاس تولید کنیم، کاری که به نظر می‌رسد برخی شرکت‌ها قادر به انجام آن هستند، عالی است. تنها اخطار این است که ما می خواهیم مطمئن شویم که آنها به اندازه کافی پایدار هستند تا برای مدت طولانی دوام بیاورند.