دانشمندان چینی رکورد بازدهی سلول‌های خورشیدی نیمه‌شفاف را شکستند

محققان چینی به دستاوردی بزرگ در زمینه سلول‌های خورشیدی نیمه‌شفاف (ST-OPV) دست یافته‌اند. آنها با توسعه موادی خاص، به رکورد بازدهی ۶.۰۵ درصد در بهره‌برداری از نور دست یافتند.

سلول‌های خورشیدی شفاف که می‌توانند در پنجره‌ها، صفحه‌نمایش‌ها و سایر سطوح ادغام شوند، پتانسیل ایجاد تحولی بزرگ در بخش انرژی‌های تجدیدپذیر دارند. بااین‌حال، مسئله اصلی همیشه ایجاد تعادل بین شفافیت بصری و بازدهی تبدیل توان بوده است؛ به عبارت دیگر، هرچه یک پنجره شفاف‌تر باشد، نور کمتری را برای تبدیل به برق جذب می‌کند.

سلول‌های فتوولتائیک آلی نیمه‌شفاف (ST-OPVs) به‌دلیل مزایایی مانند هزینه تولید پایین، پایداری محیطی و ظاهر بصری جذاب، توجهات زیادی را در زمینه «فتوولتائیک‌های یکپارچه با ساختمان» (BIPV) به خود جلب کرده‌اند. اما برای موفقیت تجاری، این سلول‌ها باید هم‌زمان کارآمد باشند و رنگ طبیعی ساختمان را نیز حفظ کنند.

رکوردشکنی در بازدهی سلول‌های خورشیدی نیمه‌شفاف

محققان دانشگاه پلی‌تکنیک هنگ‌کنگ یک پارامتر جدید به نام FoMLUE را معرفی کردند که می‌تواند پتانسیل مواد مختلفِ فعال نوری را برای استفاده در سلول‌های نیمه شفاف ارزیابی و غربال کند. FoMLUE سه فاکتور مهم را هم‌زمان در نظر می‌گیرد: ۱. میانگین شفافیت بصری ۲. شکاف باند ۳. چگالی جریان (چقدر برق می‌تواند تولید کند).

با استفاده از این پارامتر، محققان توانستند بهترین مواد را شناسایی کنند. سلول‌های خورشیدی ساخته‌شده با این مواد به رکود بازدهی ۶.۰۵ درصدی در بهره‌برداری از نور دست یافتند (بالاترین رقم گزارش‌شده برای هر سلول خورشیدی نیمه شفاف تابه‌امروز) و همچنین عایق حرارتی بهتر و پایداری عملیاتی بالاتری نیز از خود نشان دادند.

محققان می‌گویند مناطقی با «تابستان‌های گرم و زمستان‌های معتدل» بهترین مکان برای نصب این پنجره‌ها هستند و مجموع صرفه‌جویی انرژی سالانه در این مناطق می‌تواند تا ۱.۴۳ گیگاژول بر هر مترمربع برسد.

به گفته محققان، این فناوری پتانسیل تجاری بسیار بالایی برای ساخت پنجره‌های هوشمند، خودروهای برقی و گلخانه‌های کشاورزی دارد. تیم تحقیقاتی اکنون روی افزایش پایداری طولانی‌مدت این سلول‌ها و توسعه ماژول‌های خورشیدی در ابعاد بزرگ‌تر کار خواهد کرد، هر دوی این موارد برای دستیابی به تجاری‌سازی ضروری هستند.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Nature Communications منتشر شده است.