קל משקל, יעיל, עמיד: ההבטחה המשולשת של תאי שמש FIDO

חומר חדש בשם פולרן אינדנון (FIDO) נוצר על ידי צוות מחקר יפני, המציע עמידות ויעילות משופרים עבור תאים סולאריים מהדור הבא, עם יישומים פוטנציאליים המתרחבים לפוטודיודות אורגניות ופוטו-גלאי.

קבוצה בראשות חוקרים ב אוניברסיטת נגויה ביפן יצרה חומר המבוסס על אינדנון פולרן (FIDO), המבטיח לשפר את העמידות של תאים סולאריים מהדור הבא. עמידות הייתה אחד המכשולים הגדולים ביותר ביישום המעשי ובמסחור שלהם. החוקרים פרסמו את ממצאיהם ב- כתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה.

תאי שמש פרוסקיט: העתיד של אנרגיה סולארית

הדור הבא של תאים סולאריים ישתמש כנראה בתאים מבוססי פרוסקיט. תאים המבוססים על גבישים אלו יעילים ביותר, אפילו מייצרים חשמל בתוך הבית בתנאי אור חלשים. הם גם קלים וגמישים יותר מתאי שמש רגילים מסיליקון. כתוצאה מכך, הם מתאימים יותר להתקנה על משטחים אנכיים, כגון חלונות וקירות.

תפקידו של פולרן בחדשנות סולארית

רבים מהמאפיינים הייחודיים של תאים סולאריים אלו מגיעים מפולרן (C60). צורתו הייחודית, המזכירה כדור כדורגל, הופכת את פולרן לזיהוי מיידי. פולרנים הם מבוססי פחמן מוליכים למחצה שיכולים לתעל אלקטרונים כדי ליצור כוח, מה שהופך אותם לחיוניים עבור אלקטרוניקה אורגנית. חוקרים יכולים לצרף מולקולות אורגניות לפולרנים כדי לשפר את תפקודם האלקטרוני, ובכך ליצור נגזרות בעלות תכונות שונות.

הכירו את FIDO: חומר יציב ויעיל

הקבוצה בראשות פרופסור Yutaka Matsuo מהמכונים לחדשנות לחברה עתידית הוסיפה אינדנון לפולרן כדי ליצור FIDOs. אינדנון הוא תרכובת שימושית בתגובות. יש לו מבנה ייחודי של טבעות התמזגות היוצרות קישורי פחמן חזקים בין הפולרן לחלק הבנזן של האינדנון. זה יוצר סידור עם יציבות מעולה גם בחימום.

התקדמות בטכנולוגיית החומר האמורפי

באמצעות FIDO, מטסו ומשתפי הפעולה שלו שלטו בסרט כדי ליצור חומר אמורפי במקום החומר הגבישי הנפוץ יותר שנמצא בתאי הסיליקון הסולאריים הנמצאים כיום בשימוש. לחומרים אמורפיים יש מבנה אקראי יותר מאשר גבישים מאורגנים בקפידה. אקראיות זו מאפשרת לעצב סרטים אמורפיים לבעלי תכונות ספציפיות על ידי התאמת תנאי השקיעה והתאמת המאפיינים החשמליים של הסרט כך שיעמדו בדרישות הטכנולוגיה של תאים סולאריים.

כשהשוו את הטכנולוגיה החדשה שלהם לסרט סטנדרטי, הם גילו שלסרט החדש שלהם יש יתרונות רבים. בניגוד לסרט הקונבנציונלי, הוא היה יעיל ויציב יותר, ותכונות אלו לא התקלקלו. חשוב לציין, לא הייתה ירידה ביעילות ההמרה.

השלכות רחבות על טכנולוגיה פוטו-וולטאית

"הסרט האמורפי שלנו אינו מתגבש בחימום ומראה יציבות מורפולוגית מצוינת", אמר מטסו. "בעיה בסרטים היא שכאשר מחומם ל-150 מעלות צלזיוס, מידת ההתגבשות עולה. הסרט החדש שפותח שלנו הוא סרט דק אמורפי לאחר שקיעה ונשאר אמורפי גם כשהוא מחומם".

הקבוצה רואה מגוון שימושים לטכניקה שלהם. "נגזרות הפולרן הללו צפויות לשמש לא רק עבור תאים סולאריים פרוסקיט אלא גם עבור אלמנטים המרה פוטו-אלקטריים, כגון פוטודיודות אורגניות ובגלאי פוטו אורגניים", אמר מטסואו. "גלאי צילום אורגניים תורמים לרזולוציה הגבוהה של חיישני הדמיה במצלמות וישמשו לאימות טביעת אצבע על צגי סמארטפון, המאפשרים ביטול נעילה מכל חלק במסך בו נוגעים באצבע."