به گزارش ایسنا به نقل از وب سایت رسمی دانشگاه میشیگان، پژوهشگران باور دارند که طراحی سلول های خورشیدی به صورت شفاف، میتواند به آن ها بازدهی بالا و عمر ۳۰ ساله بدهد. پژوهشی که به سرپرستی "دانشگاه میشیگان" (University of Michigan) انجام شده است، میتواند راه را برای ابداع پنجره هایی هموار کند که نیروی خورشیدی را تامین می کنند.
"استفن فارست" (Stephen Forrest)، از پژوهشگران این پروژه گفت: انرژی خورشیدی، ارزان ترین نوع انرژی به شمار می رود که بشر از زمان انقلاب صنعتی تاکنون تولید کرده است. با بکار گرفتن سلول های خورشیدی روی پنجره ها، ساختمان شما به یک نیروگاه تبدیل می شود.
اگرچه سیلیکون هم چنان برای افزایش کارآیی سلول های خورشیدی، سرآمد است ولی شفاف نیست. پژوهشگران برای ابداع سلول های خورشیدی سازگار با پنجره، مواد آلی یا مبتنی بر کربن را بررسی کرده اند. چالش پیش روی فارست و گروهش این بود که چگونه از تجزیه سریع مواد آلی کارآمد هنگام استفاده از آن ها جلوگیری کنند.
قدرت و ضعف این مواد در مولکول هایی است که الکترون های تولیدشده توسط نور را به الکترودها منتقل می کنند تا انرژی خورشیدی (Solar energy) در آنها ذخیره شود. این مواد معمولاً با نام "گیرنده های غیر فولرن" (NFAs) شناخته می شوند که آن ها را از "گیرنده های فولرن" (Fullerene acceptors) که قوی تر هستند ولی کارآیی کمتری دارند، متمایز می کند. سلول های خورشیدی ساخته شده با گیرنده های غیر فولرن که گوگرد را در خود جای داده اند، میتوانند به کارآیی ۱۸ درصدی دست یابند ولی عمر طولانی ندارند.
پژوهشگران دانشگاه میشیگان در این پروژه که با همکاری پژوهشگران "دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی" (NC State)، "دانشگاه تیانجین" (Tianjin University) و "دانشگاه ججیانگ" (Zhejiang University) انجام شده است ، تلاش کردند تا این موضوع را تغییر دهند.
این گروه پژوهشی در آزمایش های خود نشان دادند که بدون محافظت از مواد تبدیل کننده نور خورشید (Sunlight)، بازدهی طی ۱۲ هفته افت می کند.
" یونگشی لی"( Yongxi Li)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت:کارآیی گیرنده های غیر فولرن، بالا است اما پیوندهای ضعیفی دارند که با قرار گرفتن در معرض فوتون های دارای انرژی بالا به ویژه فوتون های ماوراءبنفش که به صورت متداول در نور خورشید وجود دارند، جدا می شوند.
پژوهشگران با بررسی ماهیت تجزیه در سلول های خورشیدی محافظت نشده، دریافتند که به تقویت کردن چند بخش نیاز دارند. آن ها ابتدا باید جلوی ورود پرتو ماوراءبنفش را بگیرند. بدین منظور، یک لایه اکسید روی را به قسمت شیشه ای سلول ها که رو به خورشید است، اضافه کردند.
وجود یک لایه نازک اکسید روی در کنار ناحیه جذب نور، به رساندن الکترون های تولیدشده توسط خورشید به الکترود کمک می کند. از آنجا که جذب کننده نور نیز تجزیه می شود، پژوهشگران یک لایه از مواد مبتنی بر کربن موسوم به "IC- SAM" را نیز اضافه کردند.
پژوهشگران، سیستم دفاعی جدید خود را در معرض شدت های گوناگون نور شبيه سازي شده خورشید آزمایش کردند و دریافتند که سلول های خورشیدی جدید آن ها پس از گذشت ۳۰ سال نیز همچنان کارآیی بالایی خواهند داشت.
فارست و گروهش در حال حاضر میزان شفافیت سلول های خورشیدی را تا ۴۰ درصد افزایش داده اند و باور دارند که میتوانند به شفافیت ۶۰ درصدی برسند. همچنین آن ها در حال رساندن کارآیی سلول های خورشیدی از ۱۰ درصد به حدود ۱۵ درصد هستند.
از آنجا که این مواد را میتوان به صورت مایع آماده کرد، انتظار می رود که هزینه های تولید، نسبتا کم باشند.
این پژوهش، در مجله "Nature Communications" به چاپ رسیده است.
- 17
- 5
