سلول های خورشیدی سنگ معدن سیلیکون کلسیم تیتانیوم راندمان تولید برق را به طور کامل تغییر می دهد

سلول های خورشیدی سنگ معدن سیلیکون کلسیم تیتانیوم راندمان تولید برق را به طور کامل تغییر می دهدو

سلول های خورشیدی سنتی مبتنی بر ترکیبات نیمه هادی سیلیکونی دارای حداکثر بازده نظری 29 درصد در تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی هستند. با این حال، با ادغام لایه دوم پروسکایت بر روی لایه سیلیکونی پایه، سلول های خورشیدی ممکن است در آینده نزدیک از این آستانه بازده فراتر رود.

پروسکایت نوعی ترکیب با ساختار کریستالی مشابه کانی اکسید تیتانیوم کلسیم است. این ماده بسیار انعطاف پذیر را می توان برای کاربردهای مختلف از جمله ماشین آلات اولتراسونیک، تراشه های ذخیره سازی و سلول های خورشیدی برای تولید برق استفاده کرد. تحقیقات اخیر نشان می دهد که پروسکایت ممکن است یک"سلاح سری"ارتقای بهره وری تولید برق در صنعت سلول های خورشیدی به سطح جدیدی.

فن‌آوری سلول‌های خورشیدی کنونی به سرعت در حال نزدیک شدن به بالاترین سطح کارایی خود است، اما هنوز سطح مورد نیاز برای انرژی خورشیدی به عنوان یک عامل کاهش‌دهنده مهم در رسیدگی به گرمایش جهانی را برآورده نمی‌کند. دانشمندان اعلام کرده اند که راندمان باید بیش از 30 درصد باشد و میزان نصب پنل های خورشیدی جدید باید ده برابر بیشتر از سطح پذیرش فعلی باشد.

با افزودن یک لایه اضافی از اکسید تیتانیوم کلسیم (هر دو با خواص نیمه هادی) روی یک بستر سیلیکونی، انرژی جذب شده از نور خورشید را می توان افزایش داد. لایه سیلیکون در نور قرمز الکترون ها را جذب می کند، در حالی که لایه تیتانیوم کلسیم نور آبی را جذب می کند. بهبود ظرفیت جذب انرژی منجر به کاهش قیمت کلی انرژی خورشیدی می شود و در نتیجه استقرار و پذیرش پنل های خورشیدی را تسریع می بخشد.

دانشمندان چندین سال را صرف توسعه فناوری سلول های خورشیدی سیلیکون کلسیم تیتانیوم کارآمد کرده اند و به نظر می رسد سال 2023 نقطه عطف مهمی در این زمینه باشد. پیشرفت تحقیقات اخیر با موفقیت کارایی باتری های سری پروسکایت سیلیکونی را به بیش از 30 درصد افزایش داده است. سرعت پیشرفت آنقدر سریع است که این فناوری به زودی عملکرد پیشرفته خود را در محصولات تجاری به نمایش خواهد گذاشت.

استفان دی ولف، استاد علوم و مهندسی مواد در دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله در عربستان سعودی، معتقد است که در سال 2023، زمینه فناوری سلول های خورشیدی پیشرفت چشمگیری را به همراه خواهد داشت. تیم د گرگ به سطح کارایی 33.7 درصد در سلول های خورشیدی پروسکایت سیلیکونی دست یافته است، اما جزئیات کار آنها هنوز باید در مجلات علمی منتشر شود.یک گروه تحقیقاتی دیگر به سرپرستی استیو آلبرشت از مرکز مواد و انرژی هلمهولتز برلین در آلمان اخیراً مطالعه‌ای را بر روی یک باتری سیلیکونی پروسکایت متصل سری منتشر کرده است که می‌تواند بازده تبدیل توان را تا 32.5 درصد به دست آورد. سومین گروه به رهبری شین یو چین از École پلی تکنیک Fédérale de لوزان در لوزان سوئیس ثابت کرده اند که راندمان باتری سری به 31.25 درصد می رسد."پتانسیل راندمان بالا و هزینه ساخت پایین".

دی وولف اظهار داشت که فراتر رفتن از آستانه 30 درصد انرژی باعث افزایش اعتماد مردم به این موضوع می شود"تولید برق فتوولتائیک با کارایی بالا و کم هزینه را می توان به بازار آورد". تا سال 2022، ظرفیت تولید انرژی خورشیدی به 1.2 تراوات (TW) خواهد رسید و باید تا سال 2050 به حداقل 75 تراوات افزایش یابد تا فاجعه بارترین وضعیت ناشی از گرم شدن کره زمین و انتشار گازهای گلخانه ای کاهش یابد.