[ad_1]

امروزه بیشتر سلول های خورشیدی با سیلیکون تصفیه شده ساخته می شوند که نور خورشید را به برق خالص تبدیل می کند. متأسفانه فرآیند تصفیه سیلیکون تمیز نیست و به نیروگاه های ساطع کننده کربن به انرژی زیادی نیاز دارد.

محققان برای یک جایگزین سبزتر برای سیلیکون ، روی پروسکیت های فیلم نازک – سلول های خورشیدی ارزان و انعطاف پذیر متمرکز شده اند که می توانند با حداقل انرژی و تقریباً بدون CO تولید شوند2 آلایندگی

در حالی که سلول های خورشیدی پروسکایت امیدوار کننده هستند ، باید چالش های قابل توجهی قبل از اینکه به امری عادی تبدیل شوند ، پرداخته شود ، مهمترین آنها بی ثباتی ذاتی آنها نیست ، که تولید آنها را در مقیاس بزرگ دشوار می کند.

نیک رولستون ، دانشجوی دکترا در دانشگاه استنفورد گفت: “فناوری خورشیدی پروسکایت در نقطه تلاقی تجاری سازی و شعله ور شدن هوا قرار دارد.” “میلیون ها دلار برای شرکت های نوپا ریخته می شود. اما من قویاً معتقدم که در سه سال آینده ، اگر دستیابی به موفقیت در افزایش عمر سلول وجود نداشته باشد ، این پول خشک می شود.”

رولستون گفت ، به همین دلیل روند جدید تولید پروسکایت در استنفورد بسیار هیجان انگیز است. در مطالعه جدیدی که در شماره 25 ژوئن منتشر شده است جوئل، او و همکارانش روشی سریع برای تولید سلولهای پروسکیت پایدار و مونتاژ آنها در ماژول های خورشیدی که می توانند دستگاه ها ، ساختمان ها و حتی شبکه برق را تأمین کنند ، نشان می دهند.

رینولد داوسكارد ، نویسنده ارشد این مطالعه ، پروفسور روت جی و ویلیام ك. بوز در دانشكده مهندسی استنفورد ، گفت: “این كار سنگ بنای جدیدی برای تولید پروسكیت فراهم می كند.” “این بزرگترین موانع تولید ماژولهای مقیاس بزرگ را که جامعه سالهاست روی آنها کار می کند ، برطرف می کند.”

نمونه های اندازه ناخن

سلولهای خورشیدی پروسکایت فیلمهای نازکی از کریستال مصنوعی است که از مواد شیمیایی ارزان و غنی مانند ید ، کربن و سرب ساخته شده است.

سلولهای فیلم نازک سبک ، تاشو هستند و می توانند در آزمایشگاههای خارج از منزل در دمای نزدیک به نقطه جوش آب ، دور از 3000 درجه فارنهایت (1650 درجه سانتیگراد) مورد نیاز برای کامل سازی سیلیکون صنعتی ، پرورش داده شوند.

دانشمندان سلولهای پروسکیت تولید کرده اند که 25 درصد از نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کند ، بازدهی قابل مقایسه با سیلیکون. اما بعید است به زودی این سلولهای آزمایشی روی سقفها نصب شوند.

رولستون ، مدیر تحقیق با ویلیام شیدلر ، دانشجوی دکترای سابق استنفورد که اکنون دستیار دارتموث است ، گفت: “بیشتر کارهایی که روی پروسکیت ها انجام می شود شامل مناطق کوچکی از سلول های خورشیدی فعال و قابل استفاده است. آنها معمولاً اندکی از اندازه ناخن صورتی شما هستند.” دانشکده.

تلاش برای ایجاد سلول های بزرگتر ، نقص ها و سوراخ هایی ایجاد کرده است که به طور قابل توجهی کارایی سلول را کاهش می دهد. و برخلاف سلولهای سیلیکونی جامد که 20 تا 30 سال دوام دارند ، پروسکیت لایه نازک در اثر گرما و رطوبت در نهایت تجزیه می شود.

داوسكارد گفت: “شما می توانید در آزمایشگاه یك دستگاه نمایشی درست كنید.” “اما پردازش معمولی پروسکایت برای تولید سریع و کارآمد مقیاس پذیر نیست.”

ضبط پردازنده راه اندازی

برای مقابله با چالش تولید در مقیاس بزرگ ، تیم داوسكارت فناوری اختراعی را كه اخیراً اختراع كرده اند تحت عنوان درمان سریع پلاسما با اسپری اجرا كرد.

این فناوری برای تولید سریع فیلمهای نازک پروسکیت از یک دستگاه رباتیک با دو نازل استفاده می کند. یک نازل محلول مایع پیش سازهای شیمیایی پروسکیت را روی شیشه می پاشد ، در حالی که دیگری انفجار گاز یونیزه بسیار واکنشی منتشر می کند که به پلاسما معروف است.

رولستون گفت: “پردازش متداول نیاز به پختن محلول پروسکیت برای حدود نیم ساعت دارد.” “نوآوری ما استفاده از منبع پلاسمای پر انرژی برای تبدیل سریع پروسکایت مایع به سلول خورشیدی با لایه نازک در یک مرحله است.”

با استفاده از اسپری درمانی سریع ، تیم استنفورد توانست در هر دقیقه 12 فوت (12 متر) فیلم پروسکیت تولید کند – حدود چهار برابر سریعتر از حد لازم برای تولید سلول سیلیکونی.

رولستون گفت: “ما به بالاترین عملکرد از هر فناوری خورشیدی رسیده ایم.” “شما می توانید صفحات شیشه ای بزرگی را که روی غلطک ها قرار گرفته اند و به طور مداوم لایه هایی از پروسکیت را تولید می کنند با سرعتی که قبلاً هرگز دیده نشده است ، تصور کنید.

علاوه بر میزان تولید رکورد ، سلولهای پروسکیت تازه استخراج شده به راندمان تبدیل توان 18 درصد دست یافتند.

رولستون گفت: “ما می خواهیم این فرآیند را تا حد ممکن قابل استفاده و بسیار مفید کنیم.” “سیستم درمان پلاسما ممکن است خارق العاده بنظر برسد ، اما این چیزی است که می توانید با قیمت بسیار مناسب از لحاظ تجاری خریداری کنید.”

تیم استنفورد تخمین زد که ماژول های پروسکایت آنها می تواند با حدود 25 سنت در هر فوت مربع تولید شود – بسیار کمتر از 2.50 دلار در هر فوت مربع برای تولید یک ماژول سیلیکونی معمولی.

ماژول های خورشیدی

سلول های خورشیدی سیلیکونی معمولاً در ماژول های کپسوله شده به یکدیگر متصل می شوند تا توان خروجی آنها افزایش یابد و در برابر شرایط سخت جوی مقاومت کنند. تولیدکنندگان پروسکایت در نهایت نیاز به ساخت ماژول های پایدار و کارآمد دارند تا از نظر تجاری از نظر اقتصادی مناسب باشند.

به همین منظور ، تیم استنفورد با موفقیت ماژول های پروسکایت را ایجاد کردند که حتی با 5 ماه رها شدن روی قفسه ، با کارایی 15.5 درصد به کار خود ادامه دادند.

ماژول های سیلیکونی معمولی با هزینه ای در حدود 5 سنت در هر کیلووات ساعت برق تولید می کنند. برای رقابت با سیلیکون ، ماژول های پروسکایت باید در یک لایه ضد آب قرار بگیرند که حداقل به مدت یک دهه از رطوبت محافظت کند. تیم تحقیقاتی اکنون در حال کشف فناوری های جدید کپسول سازی و روش های دیگر برای بهبود قابل توجه دوام هستند.

رولستون گفت: “اگر ما بتوانیم یک ماژول پروسکایت بسازیم که 30 سال دوام داشته باشد ، می توانیم قیمت برق را به کمتر از 2 سنت در کیلووات ساعت کاهش دهیم.” “با این قیمت ، ما می توانیم از پروسکایت ها برای تولید انرژی در مقیاس بزرگ استفاده کنیم. به عنوان مثال ، یک مزرعه خورشیدی 100 مگاواتی.”

###

مایکل وودهاوس ، محقق آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده ، نیز نویسنده این تحقیق است. دیگر نویسندگان مشترک در استنفورد دانشجویان دکترای پزشکی آستین فلیک ، جاستین چن و الیور ژائو هستند. و دانش آموزان خان الماراگی و اندرو اسلی.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir