دیوارهای شیشه‌ای انرژی‌زا
مجله علمی ایلیاد - گروهی تحقیقاتی از کشور کره‌ی جنوبی «سلول‌های خورشیدی نیمه‌شفاف پروفسکیتی» ساخته است که ممکن است بزرگ‌ترین کاندیدای استفاده در پنجره‌های خورشیدی باشد. دانشمندان در جستجوی راه‌هایی برای ساخت سلول‌های خورشیدی شفاف و یا نیمه‌شفاف به‌عنوان جایگزینی برای دیوارهای شیشه‌ای در ساختمان‌های مدرن با هدف تأمین انرژی خورشیدی هستند. با این حال ثابت شده است که این کار بسیار چالش‌برانگیز است؛ چرا که شفافیت در سلول‌های خورشیدی بازده‌ی آن‌ها را در جذب نوری که برای تولید انرژی نیاز دارند، کاهش می‌دهد.
سلول‌های خوشیدی معمولی امروزی از سیلیکون کریستالی ساخته می‌شوند که شفاف کردن آن‌ها بسیار مشکل است. در نقطه‌ی مقابل، سلول‌های خورشیدی نیمه‌شفاف به‌عنوان مثالی از مواد آلی یا حساس به نور استفاده می‌کنند. در مقایسه با سلول‌های خورشیدی با جنس کریستال‌های سیلیکونی، بازده‌ی تبدیل توان در سلول‌های نیمه‌شفاف نسبتاً پایین است. پروفسکیت‌ها در واقع موادی هستند که با ترکیبی از مواد فوتوولتائیک آلی و غیرآلی تولید شده‌اند که تولید آن‌ها کم‌هزینه و ساخت آن‌ها راحت است. این مواد اخیراً بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرند؛ زیرا که در چند سال گذشته بازده‌ی سلول‌های خورشیدی از جنس پروفسکیت‌ها به‌سرعت به بازده‌ی سلول‌های با تکنولوژی سیلیکونی نزدیک شده است.
گروه تحقیقاتی به رهبری «سونگیوپ یو» از مؤسسه‌ی پیشرفته‌ی علوم و تکنولوژی و پروفسور «پارک نام‌گیو» در دانشگاه سونگ‌کیون‌کوان کره، با استفاده از پروفسکیت‌ها سلول‌های خورشیدی نیمه‌شفافی تولید کرده‌اند که بازده‌ی بسیار بالایی دارد و به طرز خارق‌العاده‌ای می‌تواند به‌عنوان آینه‌ی گرمایی مورد استفاده قرار گیرد.
یکی از نکته‌های کلیدی در راه توسعه‌ی سلول‌های خورشیدی نیمه‌شفاف، توسعه‌ی الکترودهای شفاف و سازگار با مواد فعال نوری برای لایه‌های بالایی سلول است. گروه کره‌ای یک الکترود فوق شفاف «TTE» ساخته است که به‌خوبی با سلول‌های خورشیدی پروفسکیتی سازگار می‌شود. الکترود فوق شفاف بر اساس محصولی چند لایه شامل یک لایه‌ی فلزی بین یک لایه‌ی فوق انکساری و یک لایه‌ی ضربه‌گیر ساخته شده است. این الکترود به‌عنوان لایه‌ی بالایی سلول خورشیدی قرار داده می‌شود که می‌توان آن را بدون آسیب زدن به محتویات موجود در سلول‌های خورشیدی پروفسکیتی آماده کرد. برخلاف الکترودهای شفاف مرسوم که فقط نورهای مرئی را عبور می‌دهند، الکترود ساخته شده توسط گروه کره‌ای هم‌زمان به نورهای مرئی اجازه‌ی عبور می‌دهد؛ ولی اشعه‌های مادون قرمز را منعکس می‌کند.
سلول‌های خورشیدی نیمه‌شفاف ساخته شده با TTE دارای میانگین ضریب تبدیل توان ۱۳.۳ درصدی هستند و حدود ۸۵.۵ درصد از اشعه‌های مادون قرمز را منعکس می‌کنند. سلول‌های خورشیدی سیلیکونی موجود دارای بازده تا حدود ۲۵ درصدی هستند که البته این سلول‌های مات و غیرشفاف هستند.
گروه محققین معتقد است که اگر سلول‌های خورشیدی نیمه‌شفاف پروفسکیتی برای کاربردهای عملی انبوه‌سازی شوند، می‌توانند در پنجره‌های خورشیدی برای ساختمان‌ها و اتومبیل‌ها مورد استفاده قرار گیرند که نه تنها انرژی الکتریکی تولید می‌کنند، بلکه مدیریت گرمایی هوشمندی درون محیط‌ها ایجاد می‌کنند که می‌تواند انرژی خورشیدی را کاراتر کند.
نوشته: Korea Advanced Institute of Science and Technology
ترجمه: امید محمدی - مجله علمی ایلیاد