پروسکایت؛ ماده‌ای که می‌تواند آینده‌ی پنل‌های خورشیدی را دگرگون کند
در رابطه با صنایع فوتوولتائیک، اقتصاددانان و دانشمندان متفق القول بر این نظرند که این صنعت برای رشد بیشتر نیازمند سلول‌های خورشیدی ارزان‌تر و کاراتری است. در این رابطه، دانشمندان موفق به کشف ماده‌ای به نام «پروسکایت» (Perovskite) شده‌اند که امیدهایی را به جهت ایجاد یک انقلاب تکنولوژیک در این حوزه از محصولات زنده کرده است.
سلول‌های خورشیدی که در حال حاضر از آن‌ها استفاده می‌شود از جنس بلور سیلیکون هستند. برای این ماده می‌توان معایبی را ذکر نمود از جمله آن‌که میزان کارایی آن‌ها در تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی در حدود پایینی بین ۱۶ تا ۲۰ درصد است. همچنین تولید و نصب این قطعات دربردارنده‌ی هزینه‌های بالایی است. به منظور رفع این مشکلات، دانشمندان تلاش‌هایی را در دو جبهه آغاز نموده‌اند. بخش عمده‌ای از این تحقیقات، که با حمایت و سرمایه‌گذاری وسیع توسط شرکت‌های خصوصی در این حوزه انجام می‌پذیرد، معطوف به ارتقاء کارکرد سلول‌های خورشیدی از جنس بلور سیلیکون است. به موازات این تلاش‌ها دسته‌ای دیگر از دانشمندان بر روی ساخت سلول‌های خورشیدی بر مبنای مواد و تکنیک‌های متفاوتی کار می‌کنند که یکی از این مواد پروسکایت است. این لغت در اصل اشاره به یک ساختار خاص برای مواد کریستالی دارد؛ بطور مثال اکسید کلسیوم و تیتانیوم از این ساختار برخوردار هستند. فرایند تولید این مواد دربردارنده‌ی هزینه‌های کمتری بوده و کارایی آن‌ها را اگر نخواهیم بگوییم بالاتر از بلورهای سیلیکونی است، در همان حد می‌باشد.
کارایی ماده‌ی جدید در مراحل ابتدایی کشف کمتر از ۵ درصد اندازه‌گیری شده بود؛ با این حال تحقیقات صورت گرفته سبب گردیده‌اند تا کارایی این ماده مقدار زیادی افزایش یابد. برای تولید این ماده، بر خلاف بلورهای سیلیکونی که تحت یک دمای بالا و فرایندی بسیار دقیق تولید می‌شوند، از روش‌های ساده‌تری استفاده گردیده و در دمایی نزدیک به دمای اتاق تولید می‌گردند. فرایند تولید این ماده هنوز در مرحله‌ی آزمایشگاهی بوده و تخمین زده می‌شود که تولید انبوه این ماده بین ۵ تا ۱۰ سال به طول بینجامد.
این ماده با توجه به مشخصاتی که برای آن ذکر گردید به عنوان رقیبی برای صفحات خورشیدی که از جنس بلورهای سیلیکونی ساخته شده‌اند مطرح می‌باشند. با این وجود به نظر می‌آید که کشف راهکاری به جهت استفاده ترکیبی از این ماده به همراه سلول‌های سیلیکونی راه را برای ورود این ماده به بازار مصرف تسهیل نماید. یکی از دلایلی مطرح برای این تصمیم به تفاوت طول موج جذب شده توسط هریک از این مواد باز می‌گردد. بدین ترتیب استفاده ترکیبی از هر دو ماده سبب می گردد تا طیف بزرگتری از امواج خورشیدی پوشش داده شوند. همچنین با توجه به اینکه در این روش ماده‌ی جدید به عنوان رقیبی برای صفحات سیلیکونی مطرح نیستند احتمالا از طرف شرکت‌های خصوصی فعال در این حوزه مقاومت خاصی به جهت استفاده از این ماده در صفحات خورشیدی انجام نپذیرد. برای ماده‌ی جدید کاربردهای دیگری نیز قابل تعریف است. ماده جدید برخلاف بلورهای سیلیکونی می تواند به صورت شفاف و رنگی تولید گردد؛ بدین ترتیب می توان از آن در نقاط دیگری نظیر پنجره‌ها استفاده نمود.
با این وجود ممکن است موفقیتی که برای این ماده در مقیاس آزمایشگاهی بدست آمده عیناً در کاربردهای عملی تکرار نگردد. بطور مثال این ماده در مقیاس آزمایشگاهی در ابعادی بسیار کوچک، در حدود یک سانتی‌متر مربع، ساخته و مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال در کاربردهای عملی از صفحات خورشیدی در ابعادی بزرگتر از یک فوت مربع استفاده می شود که برای ساخت صفحات خورشیدی در این ابعاد بر مبنای ماده‌ی جدید مشکلاتی وجود دارد. در این حالت صفحه‌ی تولیدی از کارایی مشابه با مدل آزمایشگاهی برخوردار نبوده و حاوی ایرادات فیزیکی متعددی است. همچنین ماده‌ی جدید همانند بلورهای سیلیکون پایدار نیست و به هنگامی که در معرض رطوبت هوا قرار گیرد در طول چند روز و یا چند هفته تجزیه می‌گردد. در نتیجه این فعل و انفعالات مقادیری سرب وارد محیط‌زیست می‌شود که این خود بسیار نگران کننده است. به جهت رفع این مشکل دانشمندان پوشش‌های پلیمری را تعبیه کرده‌اند که این ماده را از قرار گرفتن در معرض هوا مصون می‌دارد.
با توجه به سرمایه گذاری‌های گسترده‌ای که از جانب بخش خصوصی فعال در عرصه‌ی تولید صفحات خورشیدی بر روی ارتقاء کارایی بلورهای سیلیکونی انجام پذیرفته است، مخترعین این ماده امیدوارند تا به جهت ادامه‌ی تحقیقات در این رابطه بتوانند از کمک‌های دولتی بیشتری بهره‌مند گردند؛ امری که با توجه به تصمیمات اتخاذ شده در کنفرانس پاریس دور از ذهن نمی‌نماید.
منبع:digikala
No tags for this post.
