سلول خورشیدی هیبریدی جذب کننده نور نزدیک به مادون قرمز بعد از ۸۰۰ ساعت ۸۰٪ عملکرد خود را حفظ می‌کند
پژوهشگران کره‌ای موفق به بهبود عملکرد سلول‌های خورشیدی پروسکایتی شده‌اند.
آن‌ها تکنولوژی هیبریدی را توسعه دادند که جذب نور نزدیک به مادون قرمز و کارایی تبدیل توان را به حداکثر می‌رساند.
پژوهشگران موسسه پیشرفته علم و تکنولوژی کره (KAIST) اظهار دارند که این نوآوری راه را برای تجاری‌سازی سلول‌های خورشیدی نسل آینده هموار می کند. علاوه بر این، آینده‌ای روشن‌تر برای انرژی خورشیدی و پیشرفت تکنولوژیک جهانی نوید می‌دهد.
این مطالعه با افزایش چشمگیر کارایی تبدیل انرژی دستگاه هیبریدی به ۲۴.۰٪ که قبلاً ۲۰.۴٪ بود، زمینه‌های جدیدی را گشود.
تکنولوژی سلول خورشیدی هیبریدی
آن‌ها یک سلول خورشیدی هیبریدی با بهره‌وری بالا و پایداری زیاد توسعه داده‌اند که می‌تواند نور نزدیک به مادون قرمز را جذب کند.
این ویژگی خاص است زیرا می‌تواند نه تنها نور مرئی (نوری که می‌بینیم) بلکه نور نزدیک به مادون قرمز را که برای چشم انسان نامرئی است جذب کند. این گسترش دامنه جذب نور اجازه می‌دهد تا سلول خورشیدی برق بیشتری از نور خورشید تولید کند.
آن‌ها دو نوع ماده: پروسکایت و نیمه هادی‌های نوری آلی را با هم ترکیب کرده‌اند.
“تیم تحقیقاتی پیشنهاد کرد و یک ساختار دستگاه نسل بعدی هیبریدی پیشرفته با نیمه‌هادی‌های نوری آلی ارائه داد تا مواد پروسکایتی محدود به جذب نور مرئی را تکمیل کند و دامنه جذب را به نزدیک مادون قرمز گسترش دهد،”.
عملکرد در شرایط مرطوب
بیشتر سلول‌های خورشیدی پروسکایتی تنها می‌توانند نور مرئی (با طول موج ۸۵۰ نانومتر یا کمتر) را جذب کنند که کارایی آن‌ها را محدود می‌کند. این محدودیت اجازه نمی‌دهد تا حدود ۵۲٪ از کل انرژی خورشیدی موجود استفاده شود.
برای باز کردن تمام قابلیت‌های انرژی خورشیدی، آن‌ها یک دستگاه هیبریدی ایجاد کردند که نقاط قوت پروسکایت و مواد ترکیبی آلی حجیم را ترکیب می‌کند.
این روش نوآورانه منجر به تولید یک سلول خورشیدی شد که می‌تواند نور تا منطقه نزدیک مادون قرمز را جذب کند.
علاوه بر این، پژوهشگران چالش‌های ساختار الکترونیکی را با معرفی یک لایه دو قطبی شناسایی و برطرف کردند که به نتیجه‌گیری یک سلول خورشیدی با عملکرد بالا منجر شد.
با افزودن یک لایه دو قطبی زیر نانومتری، آن‌ها انتقال بار و جذب نور نزدیک به مادون قرمز را بهبود بخشیدند و چگالی جریان را به ۴.۹ mA/cm² افزایش دادند.
در یک سلول خورشیدی ، کارایی کوانتومی داخلی (IQE) اندازه‌گیری می‌کند که چقدر به طور موثری فوتون‌های ورودی (ذرات نور) را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند.
طبق اطلاعیه مطبوعاتی، این دستگاه به رکورد بالای IQE با ۷۸٪ در منطقه نزدیک به مادون قرمز دست یافته است.
جالب توجه است که دستگاه خود را در برابر رطوبت مقاوم و پایدار نشان داد به طوری که بیش از ۸۰٪ عملکرد اوج خود را برای بیش از ۸۰۰ ساعت حفظ کرد.
“از طریق این مطالعه، ما به طور موثر مشکلات تجمعی بار و ناهماهنگی باند انرژی که توسط سلول‌های خورشیدی هیبریدی پروسکایتی/آلی موجود تجربه می‌شد را حل کرده‌ایم، و ما قادر خواهیم بود کارایی تبدیل توان را به طور قابل توجهی بهبود بخشیم در حالی که عملکرد جذب نور نزدیک مادون قرمز را به حداکثر می‌رسانیم که یک پیشرفت جدید را فراهم می‌کند که می‌تواند مشکلات ثبات مکانیکی-شیمیایی پروسکایت‌های موجود را حل کند و محدویت‌های نوری را برطرف کند،” گفت پروفسور جونگ-یونگ لی در اطلاعیه مطبوعاتی .
این روش نوآورانه به طور قابل توجهی کارایی کلی سلول‌های خورشیدی را بهبود می‌بخشد و به افزایش تولید برق منجر می‌شود.
یافته‌ها در مجله Advanced Materials منتشر شد.
