آینده صفحات خورشیدی انعطاف پذیر

 این نوآوری شاید در آینده بتواند تحولی اساسی در زمینه تولید انرژی خورشیدی به شیوه ای ارزان قیمت تر و در دسترس تر پدید آورد. خانم مالینکیویچ در مصاحبه ای با مجله نیوساینتیست به بررسی جنبه های مختلف این نوآوری و آینده پیش روی آن می پردازد.خانم «اُلگا مالینکیویچ» (Olga Malinkiewicz) یکی از پژوهشگران برجسته در حوزه انرژی خورشیدی است. وی به همراه همکاران خود مدتی پیش توانست نوعی سلول خورشیدی انعطاف پذیر تولید کند. او در شرکت دانش بنیانی که بر اساس همین نوآوری در ورشوی لهستان تاسیس کرده، به دنبال تجاری سازی این محصول است. خانم مالینکیویچ در مصاحبه ای با مجله نیوساینتیست به بررسی جنبه های مختلف این نوآوری و آینده پیش روی آن می پردازد.

ماده اولیه سلول خورشیدی که توسط شما طراحی شده چیست؟

ما در این نوآوری از «پروسکایت ها» (Perovskites) استفاده کردیم. پروسکایت عنوان گروهی از مواد است که ساختاری بلورین دارند که برخی مواد کانی و نیز لایه های نازک تهیه شده در آزمایشگاه را نیز در خود جای می دهد.  امروزه در ساخت سلول های خورشیدی از سیلیکون استفاده می شود. سیلیکون برای صفحات خورشیدی باید قطری حداقل 80 میکرومتر داشته باشد که تقریباً برابر با قطر یک تار موی انسان است. اما سلول ساخته شده با پروسکایت فقط یک دهم این مقدار قطر دارد و همین سبب می شود که سلول های ساخته شده از آن بسیار سبک و البته ارزان قیمت بوده و در عین حال، درصد تبدیل انرژی آن مشابه سلول های خورشیدی سیلیکون باشد.

سلول های خورشیدی ساخته شده با پروسکایت چه قابلیت هایی دارند که سلول های خورشیدی سیلیکونی فاقد ان هستند؟

یکی از اصلی ترین مزایای این سلول ها در قابلیت انعطاف پذیری آنها است که البته آن دلیل آن را هم باید قطر بسیار کم آن دانست. این لایه را می توان بر روی سطح مورد نظر اسپری کرد و یا با چاپگر بر روی آن قرار داد، زیرا تنها 0.2 میکرومتر ضخامت دارد. از آنجا که سطح نهایی نیمه شفاف است، می توان آن را بر روی پنجره ها قرار داد و حتی شاید از فاصله دور نتوان متوجه وجود آن بر روی شیشه ها شد. به هر حال به این ترتیب می توان از پنجره های ساختمان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد.

بهترین سلول های خورشیدی سیلیکونی فقط حدود یک چهارم از انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل می کنند. آیا سلول های خورشیدی پروسکایت هم این ویژگی را دارند؟

محدودیت نظری سلول های پروسکایت حدود 30 درصد است و در نتیجه می توان حداقل 28 درصد از انرژی خورشیدی دریافتی را به الکتریسته بدل کرد. در حال حاضر این میزان در صفحات خورشیدی درست شده با پروسکایت حدود 18.4 درصد است. برای تولید لایه های مبتنی بر پروسکایت نیاز به فناوری پیچیده و آن چنانی ندارید و از همه مهم تر اینکه مواد لازم برای تهیه آن گران قیمت نیست. به همین دلیل است که در حال حاضر بسیاری از کارشناسان بر روی این ماده کار می کنند و پیشرفت سریعی در این حوزه در حال وقوع است.

آیا پروسکایت می تواند جایگزین سیلیکون شود؟

سیلیکون دوامی 25 تا 30 ساله دارد، در حالی که دوام سلول خورشیدی ساخته شده با پروسکایت فقط هزار ساعت است. در واقع طول عمر کوتاه لایه مبتنی بر پروسکایت، پاشنه آشیل این فناوری در برابر سلول های خورشیدی سیلیکونی است.

درختان هم انرژی مورد نیاز خود را از خورشید می گیرند، اما تنها سه درصد از انرژی دریافتی را جذب می کنند. با این حال درختان انبوهی برگ دارند که اتفاقاً به راحتی هم تولید می شوند. هر سال برگ های کهنه درختان می ریزد و برگ های جدیدی به جای آن می روید. یکی از فکرهایی که در سر دارم این است که بتوان سلول های خورشیدی را به گونه ای طراحی کرد که همانند برگ درختان پس از بی مصرف شدن از بین بروند.

پروسکایت تا حدی ارگانیک هستند و به همین دلیل شاید این امر شدنی باشد. اگر بتوان از دست مقداری سرب که در ساخت این سلول ها به کار می رود خلاص شد، امکان دفع این لایه به شکلی که با محیط زیست هم سازگار باشد وجود خواهد داشت. در این صورت می توان برای نمونه وقتی برای تفریح به جنگل می رویم، از این سلول های خورشیدی استفاده کنیم و پس از مصرف آنها را همان جا دور بریزیم، بدون اینکه نگران آسیب رسانی به محیط زیست باشیم.

فکر نمی کنید که ممکن است در مورد ظرفیت های کاربردی پروسکایت ها اغراق شود؟

آزمایشات نشان داده که پروسکایت ها می توانند کاربردی باشند، ولی فکر نمی کنم که کسی بخواهد در مورد آنها اغراق کند. من به صورت جدی بر این باورم که می توانیم آنها را بهبود دهیم. با این حال نمی توانیم ادعا کنیم که کارایی آنها همانند صفحات سیلیکونی است.

آیا ممکن است که مطالعات شما به شناسایی موادی با کاربردهای شگفت انگیز بیانجامد؟

نوعی از پروسکایت که اکنون بر روی آن مطالعه می کنیم، حدود 20 سال پیش توسط شرکت آی.بی.ام برای تولید ترانزیستور مورد بررسی قرار گرفت. اگر آنها به بررسی امکان ساخت سلول های خورشیدی با استفاده از این ماده می پرداختند، شاید اکنون دنیا به شکل دیگری بود. به نظرم مواد بسیار زیادی دیگری در دنیا وجود دارد که می تواند کاربردهای متنوع و شگفت انگیزی داشته باشند.

مترجم: صالح سپهری فر

No tags for this post.