کشف جدید در سلول‌های خورشیدی آلی/ رکورد بهره‌وری ۱۸ درصدی فناوری خورشیدی

محققان در دانشگاه آبو آکادمیا فنلاند موفق به کشف و حذف یک مکانیسم از دست دادن ناشناخته در سلول‌های خورشیدی آلی شدند که به طرز چشمگیری بهره‌وری آنها را بهبود بخشید و طول عمرشان را افزایش داد. این پیشرفت، دیدگاه‌های ارزشمندی برای بهبود عملکرد و ثبات فناوری سلول‌های خورشیدی آلی در آینده ارائه می‌دهد.

به گزارش ساینس دیلی، این مطالعه توسط گروه تحقیقات الکترونیک آلی در دانشگاه آبو آکادمیا و به‌طور مشترک با تیم چانگ‌کی ما از مؤسسه نانو فناوری و نانو بیونیک سوژو انجام شد. از جمله محققان کلیدی دانشگاه آبو آکادمیا می‌توان به رونالد اوستر بک، سباستین ویلکن و اوسکار سندبرگ اشاره کرد.

بهره‌وری و طول عمر رکوردشکن

این تحقیق نشان داد که در سلول‌های خورشیدی معکوس با ساختار ۱ سانتیمتر مربع، بهره‌وری استثنایی بیش از ۱۸ ٪ به دست آمده است. همچنین این سلول‌ها طول عمر بالاترین گزارش شده برای سلول‌های خورشیدی آلی را داشته‌اند که تحت تابش نور سفید به مدت ۲۴,۷۰۰ ساعت دوام آوردند. این معادل پیش‌بینی طول عمر عملیاتی بیش از ۱۶ سال است.

سلول‌های خورشیدی آلی به‌دلیل سبک و انعطاف‌پذیر بودن و فرآیند تولید انرژی کارآمدشان، در زمینه تجاری‌سازی جالب توجه هستند. بهره‌وری تبدیل انرژی در پنج سال گذشته به‌طور چشمگیری افزایش یافته و بهترین سلول‌های خورشیدی آلی که بر اساس ساختار به اصطلاح سنتی هستند، در آزمایشگاه به بیش از ۲۰ ٪ رسیده‌اند.

با این حال، مواد به‌کار رفته در این سلول‌ها در برابر تخریب ناشی از تابش نور خورشید و تماس با هوا حساس هستند و برای دست‌یابی به پایداری بلندمدت این سلول‌ها نیاز به بهبود‌هایی وجود دارد تا بتوان آنها را به‌طور گسترده‌تری در دسترس قرار داد.

افزایش پایداری از طریق ساختار‌های معکوس

از نظر طول عمر، مفید است که لایه تماس بالایی سلول خورشیدی از مقاوم‌ترین مواد ساخته شود. سلول‌های خورشیدی با ساختار معکوس (n-i-p) گزینه‌ای پایدارتر هستند، اگرچه بهره‌وری تبدیل انرژی آنها هنوز از طراحی‌های سنتی کمتر است. کشف محققان نشان می‌دهد که راهی امیدوارکننده برای بهبود همزمان عملکرد و پایداری این سلول‌های خورشیدی آلی با ساختار معکوس وجود دارد.

این تحقیق مکانیسم از دست دادن ناشناخته‌ای را در سلول‌های خورشیدی آلی شناسایی کرده و راهی برای غلبه بر آن ارائه داده است. تماس زیرین این سلول‌ها که از اکسید‌های فلزی مانند اکسید روی ساخته شده‌اند، ناحیه باریکی ایجاد می‌کند که باعث از دست رفتن جریان فوتو می‌شود. با اعمال یک لایه پاسیوایه سیلیکون اکسید نیترات (SiOxNy) نازک و فرآیند شده با حلال روی تماس زیرین، ناحیه بازیابی حذف می‌شود و در نتیجه بهره‌وری بهبود می‌یابد. این تحقیق بر پتانسیل استفاده از این روش در تولید انبوه سلول‌های خورشیدی آلی کارآمد و پایدار تأکید می‌کند.

انتهای پیام/