به گزارش تابش کوثر، 

در حالی‌که انرژی خورشیدی امروز حدود ۷ درصد از برق تولیدی جهان را تأمین می‌کند و سریع‌ترین رشد را در میان منابع تجدیدپذیر دارد، پژوهشگران دانشگاه آکسفورد و شرکت‌های فناور از جمله «Oxford PV» در حال توسعه نسل تازه‌ای از پنل‌های خورشیدی با استفاده از ماده‌ای به نام «پروسکایت» هستند؛ ماده‌ای که بسیاری آن را «شگفت‌انگیزترین نوآوری انرژی قرن» می‌دانند.

این شرکت که منشأ آن دانشگاه آکسفورد است، در آزمایشگاه خود در آلمان نمونه‌های متعددی از سلول‌های خورشیدی را تحت آزمایش‌های دقیق قرار داده است. پژوهشگران با استفاده از میکروسکوپ‌های الکترونی، ساختار کریستالی سلول‌ها را بررسی و میزان خلوص آنها را اندازه‌گیری می‌کنند تا به بالاترین بازدهی دست یابند.

پروسکایت در اصل نام ماده‌ای معدنی است که نخستین بار در سال ۱۸۳۹ در رشته‌کوه‌های اورال کشف شد، اما امروزه این واژه به طیفی از مواد مصنوعی اطلاق می‌شود که ساختار بلوری مشابهی دارند و از عناصری چون برم، کلر، قلع و سرب ساخته می‌شوند؛ موادی که به‌راحتی در دسترس هستند.

در حالی که پنل‌های سیلیکونی امروزه بازار جهانی انرژی خورشیدی را در اختیار دارند، این فناوری سقف بازدهی محدودی دارد. اما سلول‌های پروسکایتی می‌توانند بخش گسترده‌تری از طیف نور خورشید را جذب کنند و به همین دلیل، توانایی تبدیل نور به برق در آنها بسیار بیشتر است.

سلول‌های تاندِم پروسکایتی با ترکیب لایه‌ای از پروسکایت و سیلیکون، کارایی تبدیل انرژی را از ۲۱ تا ۲۳ درصد (در پنل‌های معمولی) به بیش از ۴۷ درصد در حالت نظری افزایش می‌دهند. شرکت آکسفورد PV اعلام کرده است که استفاده از این پنل‌ها می‌تواند هزینه تولید برق را حدود ۱۰ درصد کمتر از پنل‌های متداول کند.

در آزمایشگاه این شرکت، سلول‌ها در محفظه‌های محیطی خاصی تحت آزمایش «پیری تسریع‌شده» قرار می‌گیرند؛ به‌طوری که در عرض چند هفته، شرایط چند سال قرار گرفتن در معرض گرما، رطوبت و تغییرات دمایی را تجربه می‌کنند. هدف از این آزمایش‌ها، سنجش پایداری و طول عمر سلول‌ها در شرایط واقعی است.

با وجود مزایای فراوان، این فناوری بی‌چالش نیست. به گفته پژوهشگران، پروسکایت در برابر رطوبت و گرما حساس‌تر از سیلیکون است و مقدار اندکی سرب در ساختار آن وجود دارد که نگرانی‌های زیست‌محیطی به‌همراه دارد. با این حال، کارشناسان معتقدند میزان سرب در این پنل‌ها در مقایسه با آلایندگی حاصل از تولید همان مقدار انرژی از زغال‌سنگ بسیار کمتر است و با طراحی فرایندهای بازیافت مناسب، می‌توان این خطر را به‌طور کامل کنترل کرد.

«جوزف بری»، پژوهشگر ارشد در آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر آمریکا (NREL)، می‌گوید: «چالش اصلی، اثبات دوام درازمدت این پنل‌ها در شرایط واقعی است. تولیدکنندگان پنل‌های سیلیکونی ۳۰ سال سابقه دارند و می‌توانند دوام محصول خود را تضمین کنند، اما در مورد پروسکایت، هنوز به داده‌های میدانی طولانی‌مدت نیاز داریم.»

با این حال، سرعت پیشرفت فناوری به اندازه‌ای است که برخی شرکت‌ها مانند «Caelux» و «Swift Solar» در آمریکا و «Trinasolar» و «Longi» در چین، وارد مرحله تولید آزمایشی در مقیاس صنعتی شده‌اند. شرکت آکسفورد PV نیز اعلام کرده است که نخستین محموله آزمایشی خود با ظرفیت ۱۰۰ کیلووات را برای نصب در یک نیروگاه خورشیدی در ایالات متحده ارسال کرده است.

در این میان، چین به‌عنوان بزرگ‌ترین بازار انرژی خورشیدی جهان، پیشگام دستیابی به رکوردهای جدید بازدهی نیز شده است. شرکت «تریناسولار» در آوریل ۲۰۲۵ به راندمان ۳۱.۱ درصدی در سلول‌های تاندِم دست یافت و شرکت «لانگی» از بازدهی ۳۳.۹ درصدی خبر داده است.

کاربردهای احتمالی این فناوری تنها به نیروگاه‌ها و بام‌ها محدود نمی‌شود. شرکت‌هایی مانند پاناسونیک در ژاپن در حال آزمایش استفاده از پنل‌های پروسکایتی شفاف در شیشه ساختمان‌ها هستند، و برخی شرکت‌های خودروسازی نیز قصد دارند از آنها در سقف خودروهای برقی بهره ببرند تا هنگام توقف یا رانندگی در آفتاب، باتری خودرو به‌صورت خودکار شارژ شود.

پروسکایت حتی می‌تواند آینده انرژی فضایی را متحول کند. در حال حاضر، بیشتر ماهواره‌ها از سلول‌های گالیم آرسنید استفاده می‌کنند که بسیار گران‌قیمت است. اما سلول‌های تاندِم پروسکایتی می‌توانند کارایی مشابهی را با هزینه بسیار کمتر ارائه دهند و گزینه‌ای ایده‌آل برای نسل جدید ماهواره‌های کوچک و ارزان‌قیمت باشند.

مدیرعامل آکسفورد PV، «دیوید وارد»، با اشاره به این تحولات می‌گوید: «صنعت خورشیدی به‌تدریج در حال حرکت به سمت این فناوری است. ما در آغاز راه هستیم، اما مسیر برگشتی وجود ندارد. این تحول، دگرگونی بزرگی در انرژی خورشیدی رقم خواهد زد.»

در حالی که جهان در مسیر گذار به انرژی‌های پاک قرار دارد، کارشناسان باور دارند اگر چالش‌های پایداری و بازیافت در فناوری پروسکایت برطرف شود، این «ماده شگفت‌انگیز» می‌تواند به‌زودی ستون اصلی انقلاب جدید انرژی خورشیدی در قرن بیست‌ویکم باشد.

انتهای پیام/