سلول‌های خورشیدی پروسکایت؛ آیا آینده انرژی پاک در دستان این فناوری است؟

به گزارش تجارت نیوز،

سلول‌های خورشیدی پروسکایت به عنوان یک دستاورد انقلابی در فناوری انرژی‌های تجدیدپذیر شناخته می‌شوند. این فناوری که برای اولین بار در سال 2009 معرفی شد، وعده کاهش هزینه‌های تولید و افزایش راندمان انرژی را می‌دهد. انعطاف‌پذیری در تولید و عملکرد بهتر نسبت به پنل‌های خورشیدی سنتی سیلیکونی، پروسکایت را به یکی از گزینه‌های جذاب برای جایگزینی فناوری‌های موجود تبدیل کرده است. در این مقاله، نحوه عملکرد، مزایا، چالش‌ها و تأثیر جهانی این فناوری را بررسی می‌کنیم.

نحوه عملکرد سلول‌های خورشیدی پروسکایت

سلول‌های خورشیدی پروسکایت از موادی بر پایه ترکیبات آلی-معدنی ساخته شده‌اند که نور خورشید را جذب کرده و جفت‌های الکترون-حفره تولید می‌کنند. این الکترون‌ها به لایه انتقال‌دهنده الکترون (ETL) و حفره‌ها به لایه انتقال‌دهنده حفره (HTL) هدایت می‌شوند و جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند. این فناوری از موادی مانند هالید سرب یا قلع استفاده می‌کند که امکان تولید سلول‌هایی سبک، انعطاف‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه را فراهم می‌آورد.

یکی از دستاوردهای مهم این فناوری، طراحی سلول‌های پشت‌سرهم پروسکایت-سیلیکون است که نقاط قوت هر دو فناوری را ترکیب کرده و طیف وسیع‌تری از نور خورشید را جذب می‌کند. این امر باعث افزایش کارایی کلی می‌شود و کاربرد آن‌ها را در ساختمان‌ها، پنجره‌ها و حتی دستگاه‌های پوشیدنی گسترش می‌دهد.

مزایای سلول‌های خورشیدی پروسکایت

راندمان بالا: بازده تبدیل انرژی سلول‌های پروسکایت به بیش از 30 درصد رسیده است که از راندمان سلول‌های سیلیکونی (25 درصد) فراتر است.

هزینه تولید کمتر: امکان تولید این سلول‌ها با روش‌های ساده مانند چاپ، هزینه تولید را به شدت کاهش می‌دهد.

سبک و انعطاف‌پذیر: پروسکایت‌ها می‌توانند در دستگاه‌های پوشیدنی، خودروهای برقی، و حتی مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار گیرند.

عملکرد بهتر در شرایط گرم: برخلاف سلول‌های سیلیکونی که در دمای بالا کارایی خود را از دست می‌دهند، پروسکایت‌ها برای اقلیم‌های گرمسیری مناسب‌تر هستند.

چالش‌ها و محدودیت‌ها

دوام پایین: سلول‌های پروسکایت به شدت به عوامل محیطی مانند رطوبت، اکسیژن و اشعه ماوراءبنفش حساس هستند. این موضوع عمر مفید آن‌ها را به طور میانگین به 2.5 سال کاهش می‌دهد.

سمیت سرب: بسیاری از این سلول‌ها از سرب به عنوان ماده اصلی استفاده می‌کنند که نگرانی‌های زیست‌محیطی و بهداشتی به همراه دارد.

مقیاس‌پذیری تولید: روش‌های تولید فعلی در آزمایشگاه به سختی برای تولید انبوه قابل استفاده هستند.

پایداری در شرایط واقعی: راندمان این سلول‌ها در شرایط آزمایشگاهی بسیار بالاست، اما در محیط واقعی همچنان نیازمند بهبود است.

پیشرفت‌های علمی و صنعتی

در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های چشمگیری در این فناوری حاصل شده است. موسساتی مانند دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله (KAUST) و هلمهولتز-زنتروم برلین (HZB) موفق به افزایش راندمان این سلول‌ها به بیش از 31 درصد شده‌اند. همچنین تلاش‌های بین‌المللی برای بهبود طول عمر این سلول‌ها ادامه دارد. برای مثال، تحقیقات در دانشگاه ساری منجر به افزایش 66 درصدی طول عمر این سلول‌ها شده است.

در سطح صنعتی، شرکت‌های بزرگی در چین، ایالات متحده، و استرالیا پروژه‌هایی برای تولید انبوه سلول‌های پروسکایت آغاز کرده‌اند. وزارت اقتصاد ژاپن نیز برنامه‌هایی برای استقرار 20 گیگاوات ظرفیت سلول‌های خورشیدی پروسکایت تا سال 2040 اعلام کرده است.

تأثیر جهانی

به نقل از IE، سلول‌های خورشیدی پروسکایت با کاهش هزینه‌های تولید و افزایش راندمان انرژی می‌توانند نقش بزرگی در دستیابی به اهداف جهانی پایداری ایفا کنند. این فناوری با جایگزینی پنل‌های سیلیکونی و استفاده در مناطق گرمسیری، می‌تواند وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش دهد و راه را برای انرژی پاک هموار کند. با این حال، حل چالش‌های مرتبط با دوام و تأثیرات زیست‌محیطی برای پذیرش گسترده آن ضروری است.

سلول‌های خورشیدی پروسکایت نمایانگر آینده انرژی تجدیدپذیر هستند. با وجود چالش‌های موجود، مزایای بی‌نظیر آن‌ها از جمله راندمان بالا، هزینه پایین تولید، و انعطاف‌پذیری در کاربرد، این فناوری را به گزینه‌ای مناسب برای جایگزینی پنل‌های سیلیکونی سنتی تبدیل کرده است. پیشرفت‌های علمی و سرمایه‌گذاری‌های جهانی نویدبخش رشد این فناوری و تأثیر مثبت آن بر محیط زیست و اقتصاد انرژی است. اگر چالش‌های موجود حل شوند، پروسکایت می‌تواند به یکی از ستون‌های اصلی تحول انرژی در جهان تبدیل شود.

اخبار حوزه محیط‌زیست و تغییرات اقلیمی را در صفحه اقتصاد سبز تجارت‌نیوز بخوانید.