به همین سبب، پیشنهادهای زیادی مبنی بر استفاده از انرژی های پاک و تجدیدپذیر همانند انرژی خورشیدی مطرح شده​ که باوجود برخورداری از ویژگی های بسیار مناسب، هنوز شرایط استفاده بهینه و ارزان​قیمت را ندارند.

صفحات خورشیدی دو مشکل اساسی دارند که تاکنون نیز پس از دهه ها تحقیق و توسعه پابرجا هستند. اولین مشکل مربوط به انعطاف ناپذیری صفحات خورشیدی است که نمی​توان از آنها در بسیاری از مکان ها استفاده کرد. دومین مشکل نیز به قیمت بسیار زیاد این نوع محصولات بازمی گردد.

دانشمندان و محققان دانشگاه شفیلد موفق به تولید محصولی شده اند که با استفاده از افشانه (اسپری) پروسکایت می تواند هر نوع سطحی را به سلول خورشیدی تبدیل کند.

پروسکایت، فلزی آلی است و ساختار بلوری دارد و تقریبا در سراسر جهان نیز به وفور یافت می شود. کشف این ماده به 150 سال قبل بازمی گردد، اما تنها در این چند سال بوده که دانشمندان متوجه قابلیت های این ماده شده اند و تحقیقات خود را روی آن به عنوان ماده اصلی در ساخت سلول های خورشیدی آغاز کرده اند. با استفاده از پروسکایت در مقام ماده ای نیمه رسانا می توان به طور کامل با سیلیکون خداحافظی کرد و استفاده از این ماده سخت و گران را حداقل در حوزه تولید صفحات خورشیدی کنار گذاشت.

از لحاظ قیمت، پروسکایت صرفه اقتصادی زیادی دارد، جالب است بدانید که عکس این موضوع در مورد سیلیکون صحت داشته و مقدار کمی از این ماده قیمت زیادی دارد. برتری دوم پروسکایت به سیلیکون، میزان بهره وری در تولید انرژی نسبت به ضخامت مورد استفاده است. هم اکنون لایه ای به ضخامت یک میکرومتر از پروسکایت می تواند نور مورد نیاز را از خورشید برای تولید انرژی دریافت کند؛ اما این میزان در مورد سیلیکون به 180 میکرومتر می رسد. بنابراین منطقی است که از نظر میزان ماده مورد استفاده، پروسکایت به​صرفه تر باشد؛ چرا که علاوه بر قیمت کمتر​ به میزان کمتری از این ماده برای بهره برداری نیاز است.

همین موضوعات دستمایه تحقیق گسترده پژوهشگران دانشگاه شفیلد قرار گرفت تا اکنون به طرح تولید صفحات خورشیدی با افشانش سلول های خورشیدی​ روی سطوح مختلف به عنوان راه حلی جهانی برای حل بحران انرژی نگریسته شود.

پرسش مهمی که در این بین ذهن بسیاری را به خود مشغول کرده، این که میزان بهره وری این ماده چقدر است؟ دانشمندان موفق شده اند با استفاده از لایه نازکی از پروسکایت، 11 درصد انرژی خورشید را جذب کنند. نمونه های تجاری از صفحات خورشیدی که با استفاده از مواد معدنی ساخته شده اند موفق به جذب 19 درصد از انرژی خورشید شده اند. البته طی چند ماه آینده و با بهینه سازی روش های ساخت، میزان بهره وری افشانه پروسکایت نیز به این میزان خواهد رسید؛ اما جذب حداقل 20 درصد از انرژی خورشیدی برای صفحات خورشیدی ضروری به نظر می رسد. این در حالی است که سلول های خورشیدی ساخته شده از سیلیکون در حال حاضر موفق به جذب 25​درصدی نیز شده اند.

ویژگی اساسی پروسکایت، میزان ضخامت این ماده با توجه به عملکرد مناسب آن است. با عنایت به قابلیت های این ماده آلی، می توان از آن روی هر سطحی استفاده کرد؛ بدون این که نگران ماتی و کدری سطح بود. این موضوع ممکن است به تولید صفحات خورشیدی جدیدی منجر شود که در نگاه اول بسیار معمولی و شفاف به نظر می رسند و با چشم غیرمسلح نمی توان متوجه حضورش شد.

محققان دانشگاه شفیلد حتی پای را از این هم فراتر گذاشته و این موضوع را مطرح کرده اند که می توان گوشی های موبایل و تبلت ها را نیز به صفحات خورشیدی تبدیل کرد بدون آن که اخلالی در عملکرد اصلی این وسایل به وجود بیاید. حتی می توان با استفاده از روش افشانش پروسکایت، سطوح منحنی را نیز به سطوحِ تولیدکننده برق با استفاده از انرژی خورشیدی تبدیل کرد.

فرآیند افشاندنِ ماده برتری های زیادی نسبت به روش سنتی تولید صفحات خورشیدی با استفاده از سطوح صاف و یکنواخت دارد. می توان با استفاده از افشانش، تمام​ سطوح مورد نظر را به یک سلول خورشیدی تمام عیار و کارآمد بدون وجود محدودیت های دست و پاگیر تبدیل کرد.

همچنین می توان از این روش برای تولید صفحات خورشیدی کوچک برای ابزارهای الکترونیکی شخصی مانند رایانه و حتی وسایل و ماشین های بزرگ مانند خودرو نیز استفاده کرد. (ضمیمه سیب)

مترجم: سیدآرش شیرخورشیدی

منبع: ExtremeTech