פרוסקיט וסיליקון: מהפכה טנדמית בטכנולוגיה סולארית

בשנת 2009, חוקרים הוכיחו שלתאים סולאריים העשויים מפרובסקיטים, במיוחד מתיל אמוניום עופרת ברומיד ומתילאמוניום עופרת יודיד, יש יכולות ספיגת אור מעולה. חומרים אלה, הידועים בשם עופרת הליד פרוסקיטים או פשוט פרוסקיטים, סימנו את תחילתה של שדרה חדשה במחקר פוטו-וולטאי. למרות שהיעילות הראשונית של תאים סולאריים פרוסקיט הייתה נמוכה יחסית, היא הניחה את הבסיס להתקדמות עתידית בתחום זה.

כיום, ברור שתאים סולאריים עתידיים עשויים לכלול פרוסקיטים אלה בשילוב עם סיליקון מסורתי. Erkan Aydin, Stefaan De Wolf וצוות מ-KAUST סקרו כיצד טכנולוגיית טנדם זו יכולה לצאת מהמעבדה ולהתרחב לייצור מסחרי.

ההתרגשות מפני פרוסקיטים נובעת מהעובדה שהם יכולים להיווצר בטמפרטורות נמוכות והם מופקדים בקלות על רוב המשטחים, כולל אלה גמישים, מה שהופך אותם לקלים יותר, ניתנים להתאמה ופוטנציאלית זולים יותר מפאנלים סולאריים מסיליקון.

היתרונות של תאי טנדם

"גם תאים סולאריים פרוסקיט וגם סיליקון הוכיחו את עצמם כיעילים ביותר; עם זאת, השימוש בשניהם במקביל בתא בודד מאפשר ניצול טוב יותר של אור השמש על ידי מזעור ההפסדים שאינם מומרים למטען חשמלי", אומר Aydin.

Aydin ושותפיו תוו את ההתפתחויות בייצור תאים סולאריים בטנדם המאפשרים הגדלת גודל ויעילות המרת הספק. אבל הם מדגישים שדרושות גישות אחרות כדי להפוך אותן לקיימות מבחינה מסחרית.

אתגרים ב-Scaling Up

אתגר אחד, למשל, הוא שהטופוגרפיה של משטח הסיליקון משפיעה על שקיעת הפרובסקיט. מכשירי המעבדה בעלי הביצועים הטובים ביותר עד כה השתמשו בציפוי ספין של דיו מבשר פרוסקיט בשילוב עם טיפול נוגד ממס. עם זאת, גישה זו אינה מתאימה לעיבוד מסחרי מכיוון שקשה להגדיל אותה ומבזבזת חומר רב. Aydin ומחברים משותפים דנים ביתרונות ובחסרונות של גישות אלטרנטיביות, כגון ציפוי חריצים ותצהיר אדים פיזיים.

שיקול נוסף הוא שלחות וחום ושילובם עם אור מאיצים את השפלת תאי הפרובסקיט. המחברים מפרטים בדיקות שונות של הזדקנות מואצת וסביבה אמיתית על תאים סולאריים טנדם פרוסקיט/סיליקון ומדגישים את הצורך במאמצים ממוקדים בכיוון זה. אלה עוזרים לחזות את המהימנות ואת משך החיים של מודולי פרוסקיט/סיליקון במגוון של סביבות קשות.

"אני חושב שהאתגר הגדול ביותר הוא הגדלת האמינות של תאי הפרובסקיטים", אומר Aydin. "פעילויות מחקר שהיו לנו עד כה הצביעו על כך שעדיין לא הגענו לשום גבול מהותי, ולכן אנו זקוקים למאמץ מרוכז יותר כדי לממש מכשירים יציבים לטווח ארוך".

מודולי הטנדם להוכחת הרעיון כבר הוצגו. עם זאת, לאור האתגרים המעשיים המשמעותיים, עדיין לא ברור מתי טנדמים פרוסקיט/סיליקון יגיעו לדרגת שוק. עם זאת, ההצלחה בפיתוח תאים סולאריים מסחריים יעילים חיונית לעמידה בביקוש הגובר לאנרגיה תוך הפחתת ההשפעה הסביבתית.