بررسی آینده سلول‌های خورشیدی پروسکایت

سال گذشته شاهد انجام تحقیق‌های زیادی برای استفاده از لایه‌های نازک پروسکایت به‌صورت تولید انبوه، بوده است. اگرچه هنوز اختلاف نظر زیادی در مورد مدت زمانی که طول می‌کشد که فناوری پروسکایت سهم قابل‌توجهی در بازار فتوولتاییک پیدا کند، وجود دارد، اما انتظار می‌رود که پروسکایت‌ها در آینده فتوولتاییک نقش اصلی را ایفا کنند.

اولین نمونه تجاری از فناوری پروسکایت به احتمال زیاد به‌صورت یک سلول پشت‌سرهم (دوتایی) همراه با فناوری سیلیکونی (Perovskite-Silicon Tandem Cell) رایج خواهد بود. (در این فناوری، سلول پروسکایت در سطح بالا (روی) سلول سیلیکونی قرار می‌گیرد)

شکل۱: نمونه‌ای از سلول خورشیدی دوتایی پروسکایت+سیلیکون (منبع: Helmholtz-Zentrum Berlin)

درحالی‌که بخش زیادی از جامعه تحقیقاتی روی مواد پروسکایت تمرکز دارد، موسسه تحقیقاتی سیستم‌های انرژی خورشیدی فرانهفور آلمان (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE)) تصمیم‌گرفته است که عملکرد انواع مختلف ترکیب‌های سلیکون+پروسکایت را مورد ارزیابی قراردهد تا مسیر دست‌یابی به استحصال انرژی بیش‌تر از خورشیدی با هزینه کمتر از مرحله ساخت تا اجرا را شناسایی کند.

بهبود در هزینه هم‌ترازشده انرژی در سلول‌های خورشیدی پشت‌سرهم/ دوتایی (Tandem Solar Cells) در تمامی موارد تحت مطالعه، مشاهده شد. محققان اظهارداشته‌اند که تمامی ترکیب‌های پشت‌سرهم پتانسیل دست‌یابی به هزینه هم‌ترازشده انرژی کمتری در مقایسه با سلول‌های خورشیدی PERC در هر دو کاربرد مقیاس کوچک و مقیاس بزرگ متداول را دارند. آن‌ها امیدوارند این کاهش در هزینه هم‌ترازشده انرژی در حدود ۱۱ درصد باشد.

پیشنهاد مطالعه: ساخت سلول خورشیدی تمام پروسکایت دولایه‌ با راندمان ۲۳/۱ درصد

 البته رقابت برای انتخاب بهترین سلول سیلیکونی برای این ترکیب پشت‌سرهم هم‌چنان ادامه دارد. تاکنون اغلب پژوهش‌های صورت گرفته، روی سلول‌های سیلیکونی هتروجانکشن (Heterojunction Cells) بوده است تا به حداکثر بازده دست پیدا کنند. این درحالی‌است که فناوری‌های رشد یافته PERC و TOPCon می‌توانند به عنوان گزینه‌های مقرون‌به‌صرفه‌تر – به‌ویژه برای کمپانی‌هایی که پیش از این از این فناوری‌ها در خط تولید خود بهره گرفته‌اند- مورد نظر قرارگیرند؛

لازم به‌ذکر است که مدل‌های اقتصادی تعریف‌شده در این مطالعه، طول عمر پنل خورشیدی را ۳۰ سال فرض کرده است که درحال‌حاضر برای فناوری پروسکایت امکان‌پذیر نیست. این نکته حائز اهمیت است که پتانسیل کاهش در هزینه هم‌ترازشده انرژی در ترکیب دوتایی پروسکایت – سیلیکون بستگی به دست‌یابی به طول عمر، نرخ تخریب و شرایط مالی (به‌عنوان مثال مورد تایید بانک بودن) قابل مقایسه با ماژول‌های PERC متداول، دارد.

براساس مطالعه این گروه تحقیقاتی، پنل خورشیدی فتوولتاییک با سلول‌های دوتایی باید حداقل ۲۱ سال کار کند تا به هزینه هم‌ترازشده انرژی کمتر از پنل‌ خورشیدی فتوولتاییک با فناوری متداول PERC دست پیدا کند. بنابراین باتوجه به راندمان بالای فناوری پروسکایت، توجه به عملکرد طولانی‌مدت‌تر و کیفیت باید مدنظر پژوهش‌ها قرارگیرد.

محققان موسسه فرانهوفر به این نتیجه دست یافتند که توجه اصلی باید به سمت امکان‌سنجی تکنولوژیکی، تولید انبوه، و هم‌چنین افزایش طول عمر و عملکرد در شرایط واقعی باشد. مهم است که ترکیب پروسکایت -سیلیکون بر این موانع پایه‌ای و اولیه غلبه کند تا به هزینه هم‌ترازشده انرژی کمتر در مقایسه با فناوری متداول PERC در شرایط واقعی دست پیدا کند.