ورود نسل تازه سلول خورشیدی به بازار: مقاوم، منعطف، اقتصادی

به گزارش چشم‌انداز انرژی به نقل از  رسانه energy reporters ، با دستیابی به فناوری سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر رطوبت، پژوهشگران مؤسسه علوم مواد کره جنوبی (KIMS) گام بلندی در مسیر توسعه انرژی خورشیدی برداشته‌اند. این سلول‌های پرووسکایتی جدید که با بهره‌گیری از «راهبرد غیرفعال‌سازی نقص» طراحی شده‌اند، توانایی عملکرد پایدار در محیط‌های با رطوبت نسبی بالا را دارند و نویدبخش ورود نسل تازه‌ای از فناوری‌های خورشیدی به بازار هستند.

عبور از چالش رطوبت با ساختار نوآورانه

سلول‌های خورشیدی پرووسکایتی سال‌هاست که به‌عنوان گزینه‌ای جذاب برای جایگزینی با سلول‌های سیلیکونی مطرح هستند؛ زیرا هم قابلیت جذب نور بالاتری دارند و هم می‌توان آن‌ها را با هزینه کمتر تولید کرد. اما حساسیت بالای این سلول‌ها به رطوبت، همواره یکی از موانع اصلی در مسیر تجاری‌سازی‌شان بوده است. برای تولید آن‌ها معمولاً به محیط‌های خشک یا گازهای بی‌اثر نیاز است که تهیه این شرایط نیازمند تجهیزات گران‌قیمت و شرایط کنترل‌شده است. اکنون تیم تحقیقاتی KIMS موفق شده این محدودیت را با روشی نوین پشت سر بگذارد. در این روش، لایه اصلی پرووسکایتی که نقش جذب نور را دارد، بین دو لایه محافظ از جنس پرووسکایت دوبعدی قرار گرفته است. این ساختار سه‌لایه باعث می‌شود تا سلول‌ها در محیط‌هایی با رطوبت نسبی تا ۵۰ درصد نیز عملکرد پایداری داشته باشند. به این ترتیب، دیگر نیازی به تولید در فضای خلأ یا با گاز بی‌اثر نیست و می‌توان این سلول‌ها را در هوای آزاد ساخت. به گفته دکتر دونگ‌چان لیم، سرپرست تیم تحقیقاتی، این فناوری می‌تواند ضمن حفظ بازدهی بالا، هزینه‌های تولید را به شکل قابل توجهی کاهش دهد. تولید در هوای آزاد و حذف نیاز به تجهیزات گران‌قیمت، یک جهش واقعی در مسیر توسعه صنعتی انرژی خورشیدی محسوب می‌شود.

دوام مکانیکی و پایداری در آزمون‌های طولانی‌مدت

سلول‌های خورشیدی جدید KIMS نه‌تنها در برابر رطوبت مقاوم هستند، بلکه از نظر مکانیکی نیز عملکرد بسیار مطلوبی دارند. در آزمون‌های طول عمر، این سلول‌ها پس از ۲۸۰۰ ساعت عملکرد مداوم، بیش از ۸۵ درصد از بازدهی اولیه خود را حفظ کرده‌اند. این عدد، نشانگر عملکرد بلندمدت و پایدار آن‌ها در شرایط واقعی است. همچنین در آزمایش‌های مکانیکی، پس از ۱۰٬۰۰۰ بار خم‌شدن، این سلول‌ها توانستند ۹۶ درصد از بازدهی اولیه خود را حفظ کنند. حتی در آزمون‌های پیچیده‌تر برش-لغزشی (shear-sliding) نیز، بازدهی این سلول‌ها تنها ۱۳ درصد کاهش یافت و ۸۷ درصد باقی ماند. این داده‌ها اثبات می‌کنند که سلول‌های جدید می‌توانند در کاربردهایی مانند تجهیزات پوشیدنی، ابزارهای الکترونیکی قابل‌انعطاف، یا پنل‌های خورشیدی نصب‌شده بر بدنه خودروها به‌خوبی عمل کنند.

گامی واقعی به‌سوی تولید صنعتی و بازارهای نوظهور

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این فناوری، قابلیت مقیاس‌پذیری آن است. پژوهشگران KIMS موفق شده‌اند فرآیند تولید این سلول‌ها را در قالب خطوط تولید پیوسته و در مقیاس بزرگ به‌کار بگیرند. این بدان معناست که اکنون می‌توان این فناوری را وارد مرحله تجاری‌سازی واقعی کرد و آن را برای بازارهایی همچون سلول‌های خورشیدی رول‌شونده، تجهیزات پوشیدنی یا خودروهای مجهز به پنل خورشیدی توسعه داد. این تیم تحقیقاتی اعلام کرده که همچنان به‌دنبال توسعه نسل‌های بعدی سلول‌های خورشیدی است که دوام بیشتری در شرایط متنوع محیطی داشته باشند، در عین حال هزینه‌های تولید پایین‌تری نیز داشته باشند. تمرکز آن‌ها بر دسترسی‌پذیر کردن انرژی خورشیدی برای کاربران بیشتر و کاربردهای متنوع‌تر خواهد بود.

رقابت جهانی برای آینده انرژی خورشیدی

دستاورد KIMS بخشی از موج جهانی نوآوری در حوزه انرژی خورشیدی است. در حالی که این تیم روی سلول‌های انعطاف‌پذیر مقاوم به رطوبت تمرکز دارد، شرکت‌های دیگر در حال توسعه فناوری‌هایی برای کاربردهای خاص دیگر هستند. برای نمونه، یک شرکت چینی به‌تازگی ماژول‌های خورشیدی شناوری معرفی کرده که برای نصب در دریا طراحی شده و در برابر نمک، آب و تخریب القایی مقاومت بالایی دارد. این روند نشان می‌دهد که رویکردهای مختلفی در سراسر جهان برای حل چالش‌های فناوری خورشیدی در حال شکل‌گیری است. چه با طراحی سلول‌های منعطف مقاوم باشد و چه با ساخت سکوهای خورشیدی دریایی، همه این نوآوری‌ها گامی به سوی آینده‌ای پایدارتر و انرژی‌محورتر هستند.

لینک کوتاه شده : Energyhorizon.ir/n/71d81