تولید نسل جدید سلول‌های خورشیدی پروفسکیتی

مجله علمی ایلیاد - در بین سلول‌های خورشیدی نازک، سلول‌های «پروفسکیتی» به‌نظر ایده‌آل می‌آیند؛ چرا که هزینه‌ی پایین و کارایی بالایی دارند. فقط مساله‌ی پایداری درازمدت آن‌ها تبدیل به چالش شده است. در همین رابطه، پدیده‌های عجیب و غریبی که در مواد و دستگاه‌های پروفسکیتی رخ می‌دهند را می‌توان با فرآیندهای میکروسکوپی بسیار کندی که در آن‌ها رخ می‌دهد، توضیح داد. به‌عنوان مثال، اندازه‌گیری کارایی سلول‌های خورشیدی پروفسکیتی را می‌توان به چیزهایی مانند میزان نوردهی دستگاه قبل از اندازه‌گیری و یا نحوه‌ی به‌کارگیری ولتاژ در آن‌ها مرتبط دانست. چند سال پیش، این اثر را «هیسترزیس جریان-ولتاژ» نامیدند و باعث بروز جنجال‌های فراوان در مورد تعیین دقیق کارایی پروفسکیت‌ها شد. یکی از مثال‌های دیگر این فرآیندها، بازیابی یک سلول خورشیدی مستعمل طی چرخه‌ی روز و شب است.

این اثرات در زمان اندازه‌گیری عملکرد سلول‌های خورشیدی به‌عنوان تابعی از فرکانس مورد توجه است. این اندازه‌گیری برای تعیین مشخصات این دستگاه‌ها به‌صورت جزئی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این تفاسیر، سلول‌های خورشیدی سیگنال‌های بزرگ با فرکانس‌های پایین، مثل هرتز تا میلی‌هرتز تولید می‌کنند و همچنین ظرفیت منفی عظیمی به‌‌‌صورت غیرفیزیکی ایجاد می‌کنند که تا کنون برای محققین جای سوال بوده است. اکنون مهندسین شیمی در آزمایشگاه آندرس هاگفلت دانشگاه EPFL این راز را حل کرده‌اند. آن‌ها دریافتند که ظرفیت بالای پروفسکیت در واقع ظرفیت کلاسیک و مرسوم به شکل مکان ذخیره‌ی بار نیست، بلکه فقط شکل ظرفیت را دارد، زیرا زمان پاسخ سلول‌ها کند است.

محققین این موضوع را با اندازه‌گیری بازه‌های زمانی با نرخ ولتاژهای متفاوت نشان داده‌اند. آن‌ها دریافتند که منشاء این ظرفیت ظاهری، اصلاح جزئی و کُند جریان عبوری از اتصالات سلول‌های خورشیدی است که با تجمع آرام بارهای یونی متحرک، تنظیم می‌شود. جریانی که به کُندی افزایش می‌یابد، در طیف آمپدانس مانند ظرفیت منفی به‌نظر می‌رسد. این مطالعه دید جدیدی درباره‌ی ارتباط بین اثر فوتوولتائیک در این دستگاه‌ها و رسانایی یونی مواد پروفسکیتی به‌دست داده است. دریافت این درک عمیق می‌تواند منجر به تولید سلول‌های خورشیدی پروفسکیتی پایدارتر از گذشته شود.

نوشته: ScienceDaily
ترجمه: امید محمدی – مجله علمی ایلیاد