صنعت جهانی انرژی خورشیدی دهههاست که به سمت سیلیسیوم حرکت میکند، اما مواد جدیدی در راه هستند تا موانع فعلی را از میان بردارند. سلولهای خورشیدی پروسکایتی (Perovskite) به عنوان موادی ارزانقیمت و کارآمد، اکنون رویایی جذاب را به واقعیت تبدیل میکنند: پنجرههای خورشیدی شفاف.
چرا پنجرههای خورشیدی شفاف؟
پنجرههای ساختمان همواره یکی از منابع اصلی هدررفت انرژی محسوب میشوند. تبدیل این سطوح شیشهای به ایستگاههای تولید برق پاک، نگاه ما به معماری پایدار را تغییر خواهد داد. با این حال، سیلیسیوم به عنوان یک فناوری بالغ، برای استفاده در پنجرههای شفاف محدودیتهای ساختاری دارد. مواد لایهنازک پیشرفته نیز اگرچه عملکرد خوبی دارند، اما هزینه تولید بالای آنها مانع از تجاریسازی گسترده شده است. یک پنجره خورشیدی ایدهآل باید نور کافی برای روشنایی طبیعی روز را عبور دهد و همزمان انرژی کافی برای توجیه اقتصادی خود تولید کند.
دستاورد محققان دانشگاه کالج لندن
جدیدترین پیشرفت در این حوزه از دانشگاه کالج لندن (UCL) گزارش شده است. تیمی از دانشمندان مواد موفق به توسعه یک پنجره خورشیدی نیمهشفاف مبتنی بر پروسکایت شدهاند که تعادلی مطلوب بین شفافیت و تولید برق برقرار میکند. تحقیقات آنها در مجله Advanced Energy Materials منتشر شده است.
سیمینگ هوانگ، نویسنده اصلی این پژوهش، توضیح میدهد که این پنجرههای خورشیدی علاوه بر تولید برق، مانند یک شیشه رنگی عمل کرده و فضای داخلی را خنک نگه میدارند. این ویژگی برای مناطق گرمسیر که بخش عمده انرژی خود را صرف سیستمهای تهویه مطبوع میکنند، حیاتی است.
جزئیات فنی و بازدهی خیرهکننده
تیم UCL توانست پنجرهای بسازد که حدود 30 درصد نور طبیعی را عبور دهد (در مقایسه با 80 تا 90 درصد در شیشههای معمولی) و همزمان به بازدهی تبدیل 14 درصدی به عنوان یک ماژول خورشیدی دست یابد.
بازدهی این سلولهای پروسکایتی برای نورهای داخل ساختمان به 22 درصد نیز میرسد. محققان additionally موفق به نمایش اولین ماژول مقیاسپذیر 30 × 30 سانتیمتر مربع از این نوع شدند که گامی بزرگ به سمت تولید انبوه به شمار میرود.
راز فناوری پشت این موفقیت
ساختار این سلولها شامل یک لایه پروسکایت مبتنی بر FAMA با ضخامت 185 نانومتر است که با یک الکترود بهینهسازی شده ترکیب شده است. نکته کلیدی در این پژوهش، استفاده از مولکول دو عاملی 3-trifluoromethyl-1H-1,2,4-triazole برای کاهش نقصهای ساختاری یا همان «تلهها» (Traps) در شبکه بلوری است. این مولکول از گیر افتادن الکترونها پیش از آزادسازی انرژیشان جلوگیری کرده و بازترکیب با کمک تله را به طور موثری سرکوب میکند.
آینده معماری پایدار
با مقیاسپذیر شدن این فناوری، چشمانداز شهرهایی با ساختمانهایی که پنجرههایشان به جای مصرف انرژی، برق تولید میکنند، دستیافتنیتر شده است. پنجرههای خورشیدی شفاف میتوانند وابستگی به شبکههای برق سنتی را کاهش داده و کربنزدایی از بخش ساختمان را تسریع کنند.
