۱۱ آگوست ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: امیر خُلَم-پنل‌های سلول‌های خورشیدی برای نور داخلی بهینه شده‌اند.
دانشگاه کالج لندن/جیمز تای
نور داخلی منبع انرژی بکری برای میلیاردها وسیله الکترونیکی کوچک است. دستگاه‌هایی مانند کنترل از راه دور، صفحه کلید، دزدگیر دود و حسگرها تمام عمر خود را در فضاهای روشن می‌گذرانند، اما به باتری‌هایی متکی هستند که نیاز به تعویض دارند.
با افزایش تعداد دستگاه‌های متصل با ظهور اینترنت اشیا، تعویض این باتری‌ها پرهزینه، پرزحمت و از نظر زیست‌محیطی مضر می‌شود.
سلول‌های خورشیدی که می‌توانند نور داخلی را جذب کنند، می‌توانند این مشکل را حل کنند. آنها از انرژی موجود در خانه‌ها، ادارات و کارخانه‌ها برای روشن نگه داشتن وسایل الکترونیکی بدون نیاز به منابع انرژی یکبار مصرف استفاده می‌کنند.با این حال، سلول‌های خورشیدی داخلی موجود همچنان گران و ناکارآمد هستند و این فناوری را از پذیرش گسترده دور نگه می‌دارند.
تیمی به رهبری کالج دانشگاهی لندن (UCL) معتقد است که راهی برای پیشرفت پیدا کرده است.
آنها با همکاری محققانی از چین و سوئیس، سلول‌های خورشیدی مبتنی بر پروسکایت را توسعه داده‌اند که هم کارآمدتر و هم بادوام‌تر از هر جایگزین داخلی موجود در بازار هستند.
پروسکایت ماده‌ای کم‌هزینه است که در پنل‌های خورشیدی فضای باز نویدبخش بوده است. برخلاف سیلیکون سنتی، می‌توان آن را طوری مهندسی کرد که طول موج‌های خاصی از نور را جذب کند و آن را برای محیط‌های کم‌نورتر مناسب سازد.اما این ماده یک عیب بزرگ دارد: نقص‌های ساختاری کوچک، معروف به تله‌ها، که الکترون‌ها را مسدود می‌کنند و عملکرد را به مرور زمان کاهش می‌دهند.
تیم تحت رهبری UCL با یک رویکرد شیمیایی سه بخشی به این موضوع پرداخت.آنها کلرید روبیدیوم را برای تشویق رشد یکنواخت‌تر کریستال‌های پروسکایت اضافه کردند که باعث کاهش تعداد تله‌ها شد.
دو نمک آمونیوم آلی دیگر – N,N-دی‌متیل‌اکتیل‌آمونیوم یدید (DMOAI) و فنتیل‌آمونیوم کلرید (PEACl) – یون‌های ماده را تثبیت کردند و از جدا شدن آنها به فازهای مختلف که به کارایی آسیب می‌رساند، جلوگیری کردند.
دکتر مجتبی عبدی جلبی، دانشیار موسسه کشف مواد UCL، گفت که میلیاردها دستگاه به تعویض باتری متکی هستند، یک “رویه ناپایدار”.
او توضیح داد که پروسکایت مزیت دیگری نیز دارد زیرا از مواد فراوان روی زمین استفاده می‌کند و می‌تواند از طریق فرآیندهای چاپ ساده تولید شود.با این اصلاحات، تیم سلول‌های خورشیدی داخلی ایجاد کرد که ۳۷.۶٪ از نور را در ۱۰۰۰ لوکس، تقریباً معادل روشنایی یک دفتر کار روشن، به برق تبدیل می‌کنند.این رقم حدود شش برابر بیشتر از بهترین سلول‌های خورشیدی داخلی تجاری است.
سیمینگ هوانگ، نویسنده اصلی و دانشجوی دکترای UCL، ماده عمل‌آوری نشده را با «کیک خرد شده» مقایسه کرد و گفت که راه حل تیم «این کیک را دوباره به هم متصل کرد و اجازه داد بار الکتریکی راحت‌تر از آن عبور کند.»
سلول‌ها همچنین در آزمایش‌های فشار، مقاومت چشمگیری نشان دادند. در طول بیش از ۱۰۰ روز، ۹۲٪ از عملکرد خود را حفظ کردند، در حالی که سلول‌های عمل‌آوری نشده ۷۶٪ بودند.در آزمایش‌های سخت‌تر شامل ۳۰۰ ساعت نور شدید در دمای ۵۵ درجه سانتیگراد، سلول‌های جدید ۷۶٪ راندمان داشتند، در حالی که نمونه‌های کنترل به ۴۷٪ کاهش یافتند.
به گفته محققان، این دستگاه‌ها می‌توانند بیش از پنج سال در داخل خانه، برق دستگاه‌های الکترونیکی کوچک را تأمین کنند.این تیم در حال حاضر در حال مذاکره با شرکای صنعتی برای بررسی راه‌هایی برای افزایش تولید و حرکت به سمت استفاده تجاری است.
این مطالعه در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.
