חוקרים מאוניברסיטת Soochow הדגישו את הפוטנציאל להתקדמות משמעותית ביעילות התאים הסולאריים, תוך התמקדות בתאים סולאריים פרוסקיט בעלי יעילות גבוהה. סקירתם מתארת את מצב המחקר הנוכחי וכיוונים עתידיים, תוך שימת דגש על היתרונות של תאים סולאריים פרוסקיט, כגון יעילות גבוהה, עלות נמוכה וגמישות.
לפאנלים סולאריים מסחריים יש כיום את היכולת להפוך כ-15% עד 20% מאור השמש שהם לוכדים לכוח חשמלי. עם זאת, מומחים מאוניברסיטת Soochow מציעים שיש מקום משמעותי לשיפור. הם מדגישים שהדור הקרוב של תאים סולאריים השיג יעילות של 26.1%, מה שמצביע על פוטנציאל לשיעורי יעילות גבוהים עוד יותר. עם זאת, הם מדגישים את הצורך במחקר ממוקד יותר כדי לא רק לנרמל את רמת היעילות הזו אלא גם לחרוג ממנה.
לאחרונה הם פרסמו את סקירתם על מצב המחקר הנוכחי על תאים סולאריים פרוסקיט בעלי יעילות גבוהה והמלצותיהם לעבודה עתידית ב חומרים ומכשירי אנרגיהס.
"תאים סולאריים מסוג מתכת הליד פרוסקיט הם סוג חדש של תאים סולאריים בעלי ביצועים גבוהים", אמר הסופר הראשון פנגרן קאו, חוקר בבית הספר למדע וטכנולוגיה לפיזיקה של אוניברסיטת סוכוב. "הם מציגים תכונות פוטו-אלקטריות מצוינות ויש להם פוטנציאל ליעילות גבוהה ולעלות נמוכה, מה שהופך אותם למועמדים מבטיחים ליישומי אנרגיה סולארית עתידיים."
היתרונות של תאים סולריים Perovskite
מתכת הליד פרוסקיט בתאים סולאריים אלה הוא חומר אורגני דמוי תחמוצת טיטניום סידן הפועל כמוליך למחצה סופג אור כדי ללכוד אור שמש מזדמן ולהמיר אותו לאנרגיה.
"תאים סולאריים של Perovskite מציעים יעילות גבוהה, העולה על 26% בתנאי מעבדה; עלות נמוכה, שימוש בחומרים זולים יחסית ותהליכי ייצור פשוטים; גמישות, שכן הם יכולים להיעשות על מצעים גמישים – כגון ניירות פלסטיק או מתכת – המאפשרת פיתוח של מכשירים פוטו-וולטאיים קלים וגמישים; וניתן להגדיל אותם לגדלים גדולים יותר", אמר קאו. "יש להם פוטנציאל יוצא דופן בתור הדור הבא של טכנולוגיה פוטו-וולטאית."
חוקרים מאוניברסיטת Soochow סקרו את ההתפתחויות הנוכחיות בהפיכת תאים סולאריים פרוסקיט ליעילים יותר והציעו כיוונים להנחות מחקר עתידי. כרגע הם יכולים להשיג מעט יותר מ-25% יעילות, אבל המחקר אמר שהם יכולים להשיג יותר אם המגבלות הנוכחיות יטופלו כראוי. קרדיט: פנגרן קאו, אוניברסיטת סוכוב
עם זאת, ציין קאו, רק צוותי מחקר מעטים פיתחו תאים סולאריים מסוג פרוסקיט המסוגלים ליעילות של 25% או יותר.
"במהלך השנים האחרונות, אסטרטגיות רבות אומצו לשיפור היעילות של תאים סולאריים פרוסקיט", אמר קאו. "אבל השגת יעילות של יותר מ-25% עדיין לא נפוצה. ככזה, במאמר זה, אנו מסכמים את ההתפתחויות האחרונות בתאי שמש פרוסקיט בעלי יעילות גבוהה ומדגישים את האסטרטגיות היעילות שלהם בוויסות גבישים, פסיבציה של ממשק ותכנון מבני של שכבות רכיבים."
אסטרטגיות לשיפור היעילות
אסטרטגיות אלו יכולות לטפל ביעילות בגורמים העיקריים ליעילות נמוכה, שהם פגמים שנגרמו בתהליך ההכנה ומבנה פס לא מתאים, לפי קאו. מבנה הלהקה מתייחס לרמות האנרגיה של אלקטרונים בחומר: נמוכות מדי והתא לא יכול להמיר כראוי או יעיל את אור השמש לאנרגיה, גבוה מדי והתא מתמודד עם אותה בעיה.
קאו ציין גם שניתן לשלב סוגים אחרים של תאים סולאריים כדי לבנות "תאים סולאריים טנדם" שיוכלו לעבוד יחד כדי לשבור את מגבלות היעילות של סוג יחיד של תא סולארי. בנוסף, אמר קאו, יש לבצע אופטימיזציה של שיטות ייצור עבור רכיבים גדולים יותר כדי להשיג את אותה יעילות כמו השיטות לייצור שטחים קטנים פחות מ-10 סנטימטר מרובע.
"אנו מאמינים שתאים סולאריים פרוסקיט הם מחלקה אחת מהתאים הסולאריים המבטיחים ביותר, והמאמצים הללו יבטיחו שניתן יהיה למוסחר ולתועש אותם בעתיד", אמר קאו, והסביר כי מחקר נוסף יתייחס גם לאתגרים כגון סובלנות לפגמים ו בעיות הקשורות ליציבות. "העתיד של תאים סולאריים פרוסקיט הוא מרגש להפליא, והפוטנציאל להתקדמות נוספת הוא עצום."
תורמים אחרים כוללים את ליוקאנג ביאן וליאנג לי, שניהם עם בית הספר למדע וטכנולוגיה פיזיקליים, המרכז לחומרי המרת אנרגיה ופיזיקה, מעבדת מפתח ג'יאנגסו לסרטים דקים, אוניברסיטת סוצ'וב. קאו מזוהה גם עם מעבדת המפתח של ג'יאנגסו לטכנולוגיות מתקדמות של פחמן שלילי של אוניברסיטת Soochow.
הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין ופיתוח התוכנית האקדמית המועדפת של מוסדות להשכלה גבוהה בג'יאנגסו תמכו בעבודה זו.
