سلول های خورشیدی با مساحت بزرگ ساخته شده از مواد هیبریدی پروسکایت به لطف محققان استرالیایی و بریتانیایی که برای اولین بار سلول ها را با روش های صنعتی ساختند، یک گام به تجاری سازی نزدیک تر شده اند. سلول‌ها که تحت شرایط محیطی با استفاده از تکنیکی به نام چاپ رول به رول تولید می‌شوند، راندمان تبدیل توان نسبتاً بالایی را تا 15.5 درصد برای سلول‌های با ناحیه کوچک جداگانه و 11 درصد برای سلول‌های متصل به سریال در ماژول‌های بزرگ نشان می‌دهند. به گفته محققان، تولید سلول ها نیز ارزان خواهد بود، با هزینه های محاسبه شده به 0.70 دلار در هر وات زمانی که تولید به 1 متر برسد.² در سال.

یک ماده پروسکایت زمانی "هیبرید" نامیده می شود که حاوی اجزای غیر آلی و آلی باشد. مانند همه پروسکایت ها، هیبریدها دارای فرمول شیمیایی ABX هستند₃، اما در این مورد A یک کاتیون آلی است، در حالی که B سرب است و X می تواند یدید، برمید یا هالید دیگری باشد. از نظر ساختاری، آنها حاوی یک چارچوب هالید سرب هستند که با کاتیون‌های آلی کوچک پر شده است، و نوید زیادی برای سلول‌های خورشیدی لایه نازک دارند، زیرا شکاف‌های باند قابل تنظیم آن‌ها به آنها اجازه می‌دهد نور را در طیف وسیعی از طول‌موج‌های طیف خورشیدی جذب کنند.

ما مدت زیادی است که روی سلول های خورشیدی آلی چاپی کار می کنیم، اما با ظهور سلول های خورشیدی پروسکایت، زمینه سلول های خورشیدی آلی نسبتاً کند پیشرفت می کرد. دوجین واک از استرالیا سازمان تحقیقات علمی و صنعتی مشترک المنافع (CSIRO)، که پروژه را به همراه همکارانش رهبری کردند دانشگاه کمبریج, دانشگاه موناش و دانشگاه نیو ساوت ولز.

برای محققینی مانند Vak، نکته هیجان‌انگیز در مورد سلول‌های خورشیدی پروسکایتی هیبریدی این است که بازده تبدیل توان آنها در اصل با مواد سلول خورشیدی ثابت مانند سیلیکون، آرسنید گالیم یا تلورید کادمیوم برابری می‌کند. با این حال، در عمل، سلول های خورشیدی هیبریدی پروسکایتی با راندمان بالا تاکنون تنها در آزمایشگاه نشان داده شده است. ساخت دستگاه های کارآمد با مساحت بزرگ از این مواد با استفاده از فرآیندهای صنعتی همچنان چالش برانگیز است.

بازده 11 درصد در پانل های 50 سانتی متر مربع

در آخرین کار، واک و همکارانش نشان دادند که می‌توانند پنل‌های خورشیدی هیبریدی پروسکایتی با راندمان 11 درصد و مساحت 50 سانتی‌متر تولید کنند.² با استفاده از چاپ رول به رول این تکنیک سلول‌ها را در فرآیندی پیوسته تولید می‌کند که شبیه روش چاپ روزنامه‌ها است، با مراحل متوالی پوشش، چاپ و خشک کردن که یک رول فیلم را در یک سر به رول پر از محصول نهایی در سمت دیگر تبدیل می‌کند.

بسیاری از فرآیندهای صنعتی تمام این مراحل ساخت را در یک گذر تکمیل می کنند. با این حال، در این مورد، محققان از چندین اجرا برای ساخت دستگاه های خود استفاده کردند. آنها همچنین الکترودهای فلزی مبتنی بر خلاء را که به طور معمول در چاپ رول به رول استفاده می‌شوند، با الکترودهای کربن چاپی که با مواد پروسکایت سازگار هستند، جایگزین کردند.

به لطف این تنظیم، تیم قادر به ساخت و تجزیه و تحلیل بیش از 10 سلول خورشیدی در روز شد. این آزمایش «بازده بالا» به محققان این امکان را داد که به سرعت مقادیر بهینه را برای پارامترهای مختلف پردازش شناسایی کنند، که کارایی دستگاه‌های نهایی را افزایش داد.

نمونه های اولیه برای کاربردهای مختلف

واک می‌گوید: «ما فکر می‌کردیم که سلول‌های خورشیدی پروسکایتی نیز می‌توانند به طور کامل مانند سلول‌های مبتنی بر آلی چاپ شوند و پیشرفت خوبی داشته‌ایم. "آخرین مانع حذف الکترودهای پشتی مبتنی بر خلاء بود و ما در این کار موفق شدیم به این هدف برسیم."

پلاسما، نانوذرات و الکترونیک چاپی

محققان می‌گویند که ماژول‌هایی که تولید کرده‌اند می‌توانند به‌عنوان نمونه‌های اولیه برای آزمایش در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرند. «در حالی که در سطحی نیست که بتوان به راحتی در زمینه‌های سنتی که معمولاً از فناوری‌های خورشیدی بالغ مانند سلول‌های خورشیدی سیلیکونی استفاده می‌کنید، استفاده کرد، ما کاربردهایی را شناسایی کرده‌ایم. واک می‌گوید: و بازارهای ممتازی که در آنها این فناوری مزیت رقابتی خواهد داشت. برای مثال، ما به دنبال کاربردهای فضایی بوده‌ایم و ماژول‌های خورشیدی پروسکایت چاپ شده را روی ماهواره‌ای که اخیراً پرتاب شده است، نصب کرده‌ایم.»

در این مطالعه که در طبیعت ارتباطاتبزرگ‌ترین ماژول‌های خورشیدی که محققان ساخته‌اند 10 در 10 سانتی‌متر اندازه‌گیری می‌کنند. در حالی که این در تحقیقات دانشگاهی قابل توجه است، اما هنوز برای کاربردهای دنیای واقعی بسیار کوچک است. بنابراین گام بعدی برای محققان این است که تکنیک خود را افزایش دهند. واک می‌گوید: «خوشبختانه، ما به‌تازگی نصب یک مرکز چاپ پیشرفته برای سلول‌های خورشیدی پروسکایت را در CSIRO تکمیل کرده‌ایم و می‌توانیم این فناوری را با این چاپگر جدید در مقیاس آزمایشی پیشرفت دهیم.» دنیای فیزیک.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/roll-to-roll-fabricated-hybrid-perovskite-solar-cells-reach-record-efficiencies/