به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از ساینس دیلی، در گامی تحول‌آفرین برای توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر، دانشمندان دانشکده مهندسی دانشگاه علم و فناوری هنگ کنگ (HKUST) به بررسی دقیق ویژگی‌های نانو مقیاسی سلول‌های خورشیدی پلووستایت (PSCs) پرداختند. سلول‌های پلووستایت که به دلیل استفاده از مواد با هزینه پایین‌تر و فرایندهای تولید پایدارتر نسبت به سلول‌های سیلیکونی مورد توجه قرار گرفته‌اند، این بار توانستند با رفع چالش‌های پایداری طولانی‌مدت، قدمی بلند در جهت تجاری‌سازی بردارند.
یکی از مشکلات اساسی در سلول‌های پلووستایت، توزیع ناهمگن کاتیون‌ها در فیلم‌های نازک پلووستایت است که می‌تواند موجب وقوع انتقال فاز نامطلوب و در نهایت کاهش عملکرد و پایداری دستگاه شود؛ تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور ژو یوان‌یوان، استاد وابسته در دانشکده مهندسی شیمی و زیستی و مدیر Energy Institute در HKUST، دریافت که تله‌های شیار نانو در نقاط سه‌گانه دانه‌های پلووستایت نقش مهمی در کلاه‌برداری از کاتیون‌ها دارند. این شیارهای نانو موجب می‌شوند کاتیون‌ها از همگرا شدن و توزیع یکنواخت در ساختار بمانند.
با استفاده از رویکرد افزودنی شیمیایی منطقی به نام بوتیل‌آمونیوم استات، عمق این شیارهای نانو تا سه برابر کاهش یافت. در نتیجه، سلول‌های خورشیدی پلووستایت حاصل دارای توزیع یکنواخت‌تر کاتیون‌ها شدند و کارایی آن‌ها به نزدیک به ۲۶ درصد افزایش پیدا می‌کند. علاوه بر بهبود کارایی، این دستگاه‌ها تحت آزمون‌های استاندارد پایداری، عملکردی مطلوب و مقاومت بالا در برابر نور، رطوبت و تنش‌های حرارتی-مکانیکی از خود نشان دادند؛ ژو همکار این پژوهش تأکید کرد: اکثر مطالعات قبلی بر بهبود ویژگی‌های ماکروسکوپی یا میکروسکوپی تمرکز داشتند، اما ما به جزئیات نانو مقیاسی پرداختیم. با استفاده از تکنیک پیشرفته تصویربرداری کاتودولومینسانس، رابطه بین شیارهای نانو و توزیع کاتیون‌ها را بررسی کردیم و این یافته‌های بنیادی راه را برای بهینه‌سازی طراحی سلول‌های پلووستایت هموار ساخت.
همکار این پژوهش، هائو مینگ‌وی، پژوهشگر فوق‌دکتری در HKUST، افزود: پلووستایت ماده‌ای با شبکه نرم است. یافته‌های ما نشان‌دهنده ویژگی‌های ساختاری منحصربه‌فرد در فیلم‌های نازک پلووستایت نسبت به مواد مرسوم است، ما در تلاشیم تا مکانیزم‌های مربوطه را بهتر درک کنیم تا سلول‌های خورشیدی پلووستایت بتوانند به طور گسترده در بازار انرژی تجدیدپذیر به کار گرفته شوند.
این دستاورد علمی، که با همکاری پژوهشگران از دانشگاه‌های مختلف از جمله ییل، آزمایشگاه راک اوک رنج، دانشگاه یانسی و دانشگاه هنگ کنگ باپتیست انجام شده، نشان‌دهنده پیوند نزدیک بین تحقیقات بنیادی نانو و نیازهای عملی صنعت انرژی است.
نظر شما