محققان دانشگاه استنفورد با الهام‌گیری از چشم مرکب حشرات موفق شدند نوعی سلول خورشیدی "پروسکایتی" بادوام بسازند.

به گزارش خبرگزاری موج به نقل از گیزمگ، سلول خورشیدی پروسکایت (Perovskite solar cell)  نوعی سلول خورشیدی که از جنس پروسکایت است.

پروسکایت با فرمول شیمیایی CaTiO3 از مجموعه کانی هاست که رادیواکتیو نیز هست که با افزایش ادخال‌ها کاهش می‌یابد.

این کانی اولین بار در سال ۱۸۳۹ در کوه‌های اورال در روسیه کشف شده و به افتخار زمین‌شناس روسی پروسکایت نامگذاری شده‌ است.

بر خلاف صفحه‌های سیلیکونی، صفحه‌های پروسکایت را می‌توان با مصرف انرژی کم، بدون نیاز به تجهیزات پیچیده و تنها در چند مرحله تولید کرد.

استفاده از این ماده برای تولید سلول‌های خورشیدی از سال 2009 آغاز شده است و به تازگی گام‌های مهمی در تولید این سلول‌ها در فرایندهای کم‌دما برداشته شده است که از مهم‌ترین آنها می‌توان به امکان اسپری کردن این سلول‌ها اشاره کرد.

 تنها کافی است تا محلولی از مواد الکترودی را روی سطحی قرار داد و منتظر ماند تا بخار شود. نتیجه تولید شده لایه‌هایی ضخیم از پروسکایت‌های کریستال است. صفحه‌های خورشیدی پروسکایت با سرعت بالایی در صنعت انرژی خورشیدی در حال رشد هستند.

این صفحه‌ها فعلاً توانایی تولید انرژی به اندازه صفحه‌های سیلیکونی را ندارند، اما تکنولوژی آن‌ها روز به روز در حال افزایش است و فاصله آن‌ها با صفحه‌های سیلیکونی هر روز کمتر می‌شود.

 مهم‌ترین نکته، هزینه بسیار کمتری است که تولید آن‌ها نسبت به دیگر صفحه‌های خورشیدی دارد. این صفحه‌ها می‌توانند هزینه تولید انرژی پاک را بسیار پایین بیاورند.

مهمترین نقطه ضعف این ماده این است که بلورهای نمکی آن در مقایسه با سیلیکون استقامت و استحکام بسیار کمتری دارند و با توجه به اینکه بیشتر ساختارهای مورد استفاده در سلول‌های خورشیدی صفحات گسترده در دیوارها و یا سقف ساختمان‌هاست، پروسکایت با قرار گرفتن در معرض رطوبت محیط نمی‌تواند به اندازه سیلیکون بادوام باشد.

حال تیمی از محققان دانشگاه استنفورد برای حل این مشکل به دامان طبیعت رفته‌اند و با الهام‌گیری از ساختار لانه‌زنبوری چشم مرکب حشرات موفق شده‌اند روشی جدید برای چیدن این سلول‌ها در کنار هم ابداع کنند که می‌تواند دوام این سلول‌های خورشیدی را افزایش دهد.

چشم مرکب حشرات از هزاران واحد شش‌ضلعی مجزا تشکیل شده است که در کنار هم قرار می‌گیرند و یک ساختار داربستی مستحکم را ایجاد می‌کند.

محققان داشگاه استنفورد تصمیم گرفتند این ساختار را در قرارگیری سلول‌های 0.02 اینچی پروسکایت پیاده‌سازی کنند و با استفاده از الکترودهایی در مقیاس بسیار کوچک در پشت صفحه، سلول‌ها را به هم متصل کنند.

"راین‌هولد داسکارت"(Reinhold Dauskardt) استاد دانشگاه استنفورد و از محققان حاضر در این پروژه گفت: با این روش ما موفق شدیم بیشترین بازدهی را از سلول‌های پروسکایتی به دست بیاوریم و با توجه به ساختار قدرتمند موجود دوام صفحه خورشیدی را بدون از دست دادن بازدهی نهایی افزایش دادیم.

تیم تحقیقاتی محصول خود را در شرایط سخت نیز مورد ارزیابی قرار دادند. صفحات خورشیدی تولیدشده به مدت شش هفته در معرض دمای 85 درجه سانتی‌گراد و رطوبت 85 درصد قرار گرفتند و به خوبی کار کردند.

برای افزایش کارآیی تیم دانشگاه استنفورد قصد دارند به بررسی تکنیک‌های رساندن نور بیشتر به قلب سلول‌ها و پراکنده شدن بیشتر نور در آنها بپردازند.

نتایج این تحقیق در نشریه علمی Energy & Environmental Science منتشر شده است.

عضویت در کانال تلگرامی خبرگزاری موج