11 نوامبر 2020توسط دانشگاه ملی اینچئون
پنل های فتوولتائیک فعلی به مواد گران قیمت متکی هستند که غالباً به روشی ناپایدار تأمین می شوند. بنابراین ، یافتن یک استراتژی برای تولید پانل های خورشیدی موثر و سازگار با محیط زیست بسیار مهم است.
انرژی خورشیدی یک جایگزین سازگار با محیط زیست بجای منابع معمولی و تجدید ناپذیر انرژی است. با این حال ، صفحات خورشیدی فعلی نیاز به استفاده از مواد سمی به عنوان بافر دارند که یک ماده سالم پایدار نیست. به همین منظور ، تیمی از دانشمندان در کره یک گزینه جدید سازگار با محیط زیست به نام بافر ZTO ایجاد کرده اند که می تواند بر این محدودیت غلبه کند.
تهدید قریب الوقوع بحران تغییر اقلیم صریح و آشکار است و با توجه به ضرورت ، نیاز به تسریع در انتقال انرژی تجدیدپذیر وجود دارد. در سال های اخیر ، انرژی خورشیدی به عنوان یکی از امیدوار کننده ترین کاندیداها برای این کار ظهور کرده است. اکنون دانشمندان دانشگاه ملی اینچئون کره آخرین کمک خود را در این زمینه توضیح داده اند. یافته های آنها در مطالعه جدیدی در Nano Energy منتشر شد و در تاریخ 10 آگوست 2020 (پیش از انتشار نهایی شماره در دسامبر 2020) به صورت آنلاین در دسترس قرار گرفت.
صفحات خورشیدی از سلولهای فتوولتائیک تشکیل شده است ، به موجب آن مواد در معرض نور الکترونهای تحریک شده ، به عبارت دیگر جریان الکتریکی تولید می کنند. سلول های خورشیدی با لایه نازک مدرن از لایه های ضخیم میکرومتری یا زیر میکرومتر از یک ماده فتوولتائیک ساخته شده اند ، و به آنها امکان می دهد تا در پانل های سبک و انعطاف پذیر برای استفاده در بسترهای مختلف ادغام شوند. با این حال ، این فرایند محدودیت هایی دارد. پروفسور جون هو کیم ، رهبر این مطالعه ، توضیح می دهد ، “بیشتر سلول های خورشیدی با لایه ای نازک شامل عناصر سمی و گران قیمت هستند که ممکن است مانع گسترش کاربردهای سلول خورشیدی شود.” پروفسور کیم و تیمش در حال کار بر روی تولید سلول خورشیدی با استفاده از مواد طبیعی فراوان و سازگار با محیط زیست هستند که استخراج آنها آسان و ساخت آنها ارزان است.
دانشمندان سلولهای سازگار با محیط زیست را که از کستریت تشکیل شده است ، یک ماده معدنی طبیعی که به عنوان جاذب فوتون عمل می کند ، بررسی کردند. بیشتر سلولهای کستریت برای بهینه سازی عملکرد خود از یک لایه بافر ساخته شده از سولفور کادمیوم (CdS) استفاده می کنند. علیرغم کارایی آنها ، آلودگی مرتبط با ساخت این بافرها و سمیت کادمیوم صفات مطلوبی در یک سلول خورشیدی سازگار با محیط زیست نیست. برای مقابله با این موضوع ، محققان یک گزینه امیدوار کننده را تحت عنوان “بافر ZTO” بررسی کردند. برای بهبود بیشتر کارایی سلول خورشیدی ، تیم سطح انرژی الکترون ها را بین لایه جاذب (کستریت) و لایه بافر (ZTO) تراز کرد. این امر اجازه می دهد تا گردش بهتر الکترون بین دو لایه ، افزایش ولتاژ سلول و عملکرد کلی ، با بازده تبدیل قدرت 11.22. عملی شود برای اینکه همه چیز را در نظر داشته باشیم ، سلولهای کستریت فعلی با استفاده از بافرهای CdS دارای حداکثر بازده 6.6٪ هستند ، به این معنی که سلول پیشنهادی کارایی بالایی را نشان می دهد. این تکنیک اولین استفاده از مواد صرفاً سازگار با محیط زیست ، مواد فراوان و ارزان قیمت با چنین عملکردی است.
اهمیت این تحقیق تنها با افزایش پیش بینی شده در سهم انرژی های تجدیدپذیر طی چند دهه آینده افزایش خواهد یافت. همانطور که تقاضا برای صفحات خورشیدی افزایش می یابد ، تأمین اجزای سازنده آن به سازگاری با محیط زیست و ارزان ترین شکل ممکن بسیار مهم است. فناوری توصیف شده توسط دکتر کیم و تیم وی ما را یک قدم به این هدف نزدیک می کند. چشم انداز تیم تحقیقاتی برای اختراع خود آینده ای تجدیدپذیر است. پروفسور کیم در پایان با صحبت در مورد کاربردهای بالقوه یافته های خود ، “سلول های خورشیدی فیلم نازک سازگار با محیط زیست را می توان بر روی سقف و دیوار ساختمانها و خانه ها نصب کرد تا در نزدیکی ما برق تولید کنند. همچنین می توانند در وسایل نقلیه زمینی استفاده شوند و حمل و نقل دریایی (قایق ها و کشتی های دوربرد) تا حدی از انرژی الکتریکی پشتیبانی می کنند. “
