پنل های خورشیدی باریوم تیتانات: افزایش بازدهی باورنکردنی ، تحولی شگرف در صنعت انرژی خورشیدی - دیتاپد

محدودیت های سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون

سلول های خورشیدی فعلی عمدتاً بر پایه سیلیکون هستند، اما بازدهی آنها محدود است. این موضوع منجر به تحقیقات نو در خصوص مواد مختلف شده است، از جمله فروالکتریک ها مانند باریوم تیتانات، که اکسید ترکیبی از باریوم و تیتانیوم است. مواد فروالکتریک دارای بارهای مثبت و منفی جدا شده فضایی هستند که ساختار نامتقارن به آنها می دهد و از نور الکتریسیته فراوری می نمایند.

ترکیب مواد برای افزایش بازدهی

پژوهش نو نشان داده است که ترکیب لایه های بسیار نازک از مواد مختلف به طور قابل توجهی بازدهی انرژی خورشیدی را افزایش می دهد. به گفته دکتر آکاش باتناگار از مرکز نوآوری SiLi-nano در MLU، نکته مهم این است که یک ماده فروالکتریک با یک ماده پارافروالکتریک به صورت متناوب عمل مند.

ما باریوم تیتانات را بین استرانسیوم تیتانات و کلسیم تیتانات قرار دادیم. این کار با تبخیر کریستال ها به وسیله یک لیزر پرقدرت و بازنشانی آنها بر روی بسترهای حامل انجام شد. این ماده از 500 لایه تشکیل شده که ضخامت آن حدود 200 نانومتر است.

افزایش 1000 برابری بازدهی

هنگام انجام مقدار گیری های فوتوالکتریک، ماده نو با نور لیزر تابش شد. نتیجه این مقدار گیری ها حتی برای تیم تحقیقاتی نیز شگفت آور بود: در مقایسه با باریوم تیتانات خالص با ضخامت مشابه، جریان تا 1000 برابر قوی تر بود، و این در حالی بود که نسبت باریوم تیتانات به عنوان جزء اصلی فوتوالکتریک تقریباً دو سوم کاهش یافته بود.

دلایل این بازدهی بالا

باتناگار شرح می دهد: تعامل بین لایه های شبکه به نظر می رسد منجر به افزایش چشمگیر ضریب دی الکتریک می گردد، به عبارت دیگر، الکترون ها به دلیل تحریک به وسیله فوتون های نوری بسیار راحت تر جریان پیدا می نمایند. مقدار گیری ها بعلاوه نشان داد که این اثر بسیار پایدار است و طی یک دوره شش ماهه تقریباً ثابت باقی می ماند.

کاربردهای عملی و آینده

تحقیقات بیشتر اکنون ضروری است تا دلیل دقیق این اثر فوتوالکتریک برجسته معین گردد. باتناگار مطمئن است که پتانسیل نشان داده شده به وسیله این مفهوم نو می تواند برای کاربردهای عملی در پنل های خورشیدی استفاده گردد. او می گوید: ساختار لایه ای در تمام محدوده های دمایی بازدهی بیشتری نسبت به فروالکتریک های خالص نشان می دهد. بعلاوه این کریستال ها بسیار دوام بیشتری دارند و احتیاجی به بسته بندی ویژه ندارند.

تاثیر بر صنعت خورشیدی

این پیشرفت می تواند تأثیرات گسترده ای بر صنعت خورشیدی داشته باشد. پنل های خورشیدی ساخته شده با این ماده نو بسیار بازده تر خواهند بود و هزینه فراوری آنها نیز کمتر از سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون خواهد بود. علاوه بر این، این پنل ها فضای کمتری برای فراوری همان مقدار برق احتیاج خواهند داشت، که آنها را برای استفاده در منطقه ها شهری که فضا محدود است ایده آل می نماید.

نقش انرژی خورشیدی در آینده

انرژی خورشیدی یکی از سریع ترین منابع انرژی تنوپذیر در حال توسعه و توسعه است و تقاضا برای پنل های خورشیدی به طور چشمگیری افزایش خواهد یافت. طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی، انرژی خورشیدی تا سال 2050 به بزرگ ترین منبع برق تبدیل خواهد شد و حدود یک سوم از فراوری برق جهانی را تشکیل خواهد داد. با این حال، بازدهی پنل های خورشیدی فعلی باید بهبود یابد تا این هدف محقق گردد.

مراحل بعدی تحقیقات

گروه تحقیقاتی MLU در حال حاضر بر روی یک نمونه سلول خورشیدی نو بر اساس یافته های خود کار می نماید. اگر پیروز شوند، این می تواند منجر به توسعه پنل های خورشیدی تجاری مبتنی بر ماده نو در سال های آینده گردد.

این یافته های گروه تحقیقاتی MLU بعلاوه توجه سرمایه گذاران و کارآفرینان را جلب نموده است. چندین استارت آپ در حال حاضر در پی راه هایی برای تجاری سازی این فناوری نو هستند و سرمایه گذاران خطرپذیر نیز مشتاق به تأمین مالی تحقیقات بیشتر در این زمینه هستند.