این کشف می‌تواند چهره انرژی پاک را برای همیشه تغییر دهد | یک انرژی منحصربه‌فرد و بی‌خطر از طرف خورشید
همشهری آنلاین – یکتا فراهانی: درحالی‌که نگرانی‌ها درباره نشت سرب از سلول‌های پروسکایتی مانع بزرگی بر سر راه تجاری‌سازی آن‌ها بود، دانشمندان دانشگاه CityU هنگ‌کنگ روشی خلاقانه یافته‌اند که هم به کارایی بالا برسد و هم دغدغه زیست‌محیطی را رفع کند.
نسل آینده انرژی‌های خورشیدی
سلول‌های خورشیدی پروسکایتی که به دلیل راندمان بالای تبدیل انرژی و هزینه پایین تولید به‌عنوان نسل آینده انرژی‌های خورشیدی شناخته می‌شوند، در سال‌های اخیر توجه بسیاری از محققان و صنعتگران را به خود جلب کرده‌اند. اما یک چالش جدی، یعنی ناپایداری و احتمال نشت فلزات سنگین مانند سرب، مانعی بزرگ در مسیر کاربرد گسترده آن‌ها بوده است.
حالا تیمی از پژوهشگران دانشگاه شهر هنگ‌کنگ، راهکاری دوگانه و نوآورانه ارائه داده‌اند که هم پایداری سلول‌ها را افزایش می‌دهد و هم نشت سرب را تا حد چشمگیری کاهش می‌دهد؛ آن‌هم بدون فداکردن راندمان بالا. استفاده از چارچوب‌های فلزی – آلی دوبعدی (MOF) با ساختاری شبیه لانه‌زنبوری، کلید این موفقیت است.
انرژی‌های تجدیدپذیر
در دنیای امروز، انرژی‌های تجدیدپذیر نقش مهمی در کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی ایفا می‌کنند. سلول‌های خورشیدی پروسکایتی به‌عنوان یکی از فناوری‌های نوین، با چالش‌هایی همچون نشت سرب و ناپایداری مواجه بوده‌اند.
سلول‌های خورشیدی پروسکایتی به دلیل هزینه‌های پایین تولید و بازدهی بالا، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده‌اند. باوجود این، وجود سرب در ساختار آن‌ها نگرانی‌هایی از نظر زیست‌محیطی ایجاد کرده است. نشت سرب می‌تواند به آلودگی خاک و آب منجر شود. علاوه بر این، پایداری این سلول‌ها در شرایط محیطی مختلف، یکی دیگر از چالش‌های پیش‌رو بوده است.
بیشتر بخوانید :
- فرار از آلودگی با همکاری خورشید
- بحران اقلیمی تا خلاقیت خانگی | با ساخت پنل خورشیدی در خانه به نجات زمین کمک کنیم؟
نوآوری در ساختار سلول‌های خورشیدی
تیم تحقیقاتی با استفاده از چارچوب‌های فلزی – آلی دوبعدی، لایه‌ای در سطح سلول‌های خورشیدی ایجاد کرده‌اند که هم به‌عنوان لایه جمع‌آوری الکترون عمل و هم یون‌های سرب نشت‌کرده را جذب می‌کند این لایه دارای گروه‌های تیول و دی‌سولفید است که توانایی بالایی در جذب یون‌های فلزی دارند.
کاهش نشت سرب تا ۸۰ درصد
آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این لایه MOF قادر است بیش از ۸۰ درصد از یون‌های سرب نشت‌کرده را جذب کند و با آن‌ها ترکیباتی نامحلول در آب تشکیل دهد. این فرآیند شیمیایی در محل، برخلاف روش‌های فیزیکی قبلی، مؤثرتر و پایدارتر است.
پایداری بالا در شرایط محیطی
سلول‌های خورشیدی اصلاح‌شده با MOF توانسته‌اند در شرایط رطوبت ۷۵٪، بیش از ۹۰٪ از کارایی اولیه خود را پس از ۱۱۰۰ ساعت حفظ کنند. همچنین، تحت تابش مداوم نور و دمای ۸۵ درجه سانتی‌گراد، ۹۲٪ از کارایی اولیه خود را پس از ۱۰۰۰ ساعت حفظ کرده‌اند.
بازدهی بالای تبدیل انرژی
این سلول‌ها به بازدهی بالای تبدیل انرژی ۲۲.۰۲٪ با فاکتور پرشدگی ۸۱.۲۸٪ و ولتاژ مدار باز ۱.۲۰ ولت دست یافته‌اند که از بالاترین مقادیر گزارش‌شده برای سلول‌های پروسکایتی مسطح معکوس است.
گامی به‌سوی تجاری‌سازی
باتوجه‌به نتایج به‌دست‌آمده، این روش می‌تواند راه را برای تجاری‌سازی سلول‌های خورشیدی پروسکایتی هموار کند. تیم تحقیقاتی در حال بررسی راه‌هایی برای افزایش بیشتر بازدهی و کاهش هزینه‌های تولید است.
استفاده از چارچوب‌های فلزی – آلی دوبعدی در ساختار سلول‌های خورشیدی پروسکایتی، راه‌حلی مؤثر برای حل مشکلات نشت سرب و ناپایداری ارائه داده است. این نوآوری می‌تواند گامی مهم در جهت توسعه فناوری‌های پاک و تجدیدپذیر باشد.
