تیمی از محققان نوع جدیدی از سلول خورشیدی نازک را توسعه دادهاند که بازدهی بیش از دو برابری نسبت به سلولهای خورشیدی دیکالکوژنید فلزی انتقالی دوبعدی موجود دارد.
به گزارش تکناک، این ماده جدید در صورت تولید، میتواند انرژی خورشیدی تولید شده با تجهیزات سبک وزن را برای ماهوارهها و سایر فضاپیماها به ارمغان آورد.
وقتی نوبت به تامین انرژی برای اکتشافات فضایی و سکونتگاه ها میرسد، سلولهای خورشیدی سنتی ساخته شده از سیلیکون یا آرسنید گالیم برای حمل و نقل با موشک بسیار سنگین هستند. برای غلبه بر این مانع، دانشمندان در حال بررسی جایگزین های مختلف سبک وزن هستند، مانند سلول های خورشیدی ساخته شده از لایه نازکی از سلنید مولیبدن. این نوع سلولهای خورشیدی به عنوان سلولهای خورشیدی دیکالکوژنید فلزی انتقالی دو بعدی (2D TMDC) طبقهبندی میشوند. در حالی که آنها در مقایسه با پانل های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون، بازده بسیار پایین تری دارند، می توانند نسبت به وزن خود انرژی بیشتری تولید کنند. (توان ویژه بالا دارند)
دیپ جاریوالا نویسنده اصلی این مطالعه از دانشگاه پنسیلوانیا می گوید: فکر میکنم مردم کم کم متوجه میشوند که TMDCهای دوبعدی مواد فتوولتائیک عالی هستند، البته نه برای کاربردهای زمینی، بلکه برای برنامههایی که متحرک و انعطافپذیرتر هستند، مانند برنامههای کاربردی مبتنی بر فضا. وزن سلول های خورشیدی 2 بعدیTMDC ، 100 برابر کمتر از سلول های خورشیدی سیلیکونی یا آرسنید گالیوم است، بنابراین ناگهان این سلول ها به یک فناوری بسیار جذاب تبدیل می شوند.
ضخامت بسیار زیاد سلول خورشیدی دوبعدی TMDC باعث میشود که آنها عنوان ۲ بعدی را به خود اختصاص دهند. جاریوالا می گوید: توان ویژه بالا یکی از بزرگترین اهداف هر فناوری انرژی نوری مبتنی بر فضا یا برداشت انرژی است.
او افزود: این فقط برای ماهوارهها یا ایستگاههای فضایی مهم نیست، بلکه اگر میخواهید انرژی خورشیدی در مقیاس واقعی در فضا استفاده کنید، اهمیت دارد. تعداد سلول های خورشیدی که باید ارسال کنید آنقدر زیاد است که در حال حاضر هیچ فضاپیمایی نمی تواند آن نوع مواد را به روشی مقرون به صرفه به فضا ببرد. جاریوالا توضیح داد: بنابراین، راه حل سلولهای سبکتر است در تعداد بالاتر است که به شما قدرت بسیار بیشتری میدهد.
جاریوالا و تیم او بیشتر برای افزایش کارایی سلول های خورشیدی TMDC دو بعدی کار می کنند، زیرا پتانسیل کامل آنها هنوز با تمرکز بر ترکیبی به نام اکسایتون به طور کامل محقق نشده است. اکسایتون ها زمانی تولید می شوند که سلول خورشیدی نور خورشید را جذب می کند و حضور غالب آنها به این دلیل است که یک سلول خورشیدیTMDC دو بعدی چنین جذب خورشیدی بالایی دارد. هنگامی الکتریسیته توسط سلول خورشیدی تولید می شود که اجزای دارای بار مثبت و منفی اکسایتون برای جدا کردن الکترودها به کار می روند.
جاریوالا میگوید: بخش منحصر به فرد این دستگاه ساختار ابرشبکهای آن است، که اساساً به این معنی است که یک لایه فاصلهدهنده یا غیرنیمهرسانا لایههای متناوب TMDC دو بعدی را جدا میکند. او اضافه می کند فاصله بین لایهها به شما این امکان را میدهد که نور را چندین و چند بار در ساختار سلول بتابانید، حتی زمانی که ساختار سلول بسیار نازک است.
با توجه به اینکه راندمان فعلی کمتر از 5 درصد است، امیدواریم در 4 تا 5 سال آینده سایر افراد بتوانند سلول هایی را با کارایی 10 درصد به بالا توسعه دهند.
