موفقیت محققان در ابداع یک ماده جدید برای استفاده در صفحات خورشیدی

محققان آزمایشگاه لارنس برکلی وابسته به وزارت انرژی آمریکا یک ماده جدید بدون سرب و با سوئیچ داخلی برای ساخت سلول‌ها و صفحات خورشیدی ابداع کردند که نیاز به استفاده از مواد شیمیایی را از بین می‌برد.

کد خبر: ۵۰۵۰۱۴

تاریخ: ۱۱ شهريور ۱۴۰۱ - ۰۰:۲۲

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از مرکز خبری آزمایشگاه لارنس برکلی در آمریکا، صفحات یا پنل‌های خورشیدی که با نام نیروزای نوری (photovoltaic) هم شناخته می‌شوند برای تبدیل انرژی خورشید به برق متکی به وسایل نیمه‌رسانا یا سلول‌های خورشیدی هستند.

سلول‌های خورشیدی برای تولید برق نیازمند یک میدان الکتریکی برای جدا کردن شارژهای مثبت از شارژهای منفی هستند. تولیدکنندگان برای دستیابی به این میدان به طور معمول سلول‌های خورشیدی را با موادی شیمیایی ترکیب می‌کنند تا از این طریق یک لایه از وسیله در بردارنده شارژ مثبت باشد و یک لایه دیگر نیز شارژ منفی داشته باشد.

این طراحی چندلایه تضمین می‌کند که الکترون‌ها از طرف منفی به سمت طرف مثبت حرکت می‌کنند و این عامل مهمی در ثبات و عملکرد دستگاه است اما به کار بردن این مواد شیمیایی و ترکیب لایه‌ای همچنین هزینه‌های بیشتری در روند تولید سلول خورشیدی اضافه می‌کند.

اکنون یک گروه پژوهشی با هدایت دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی وابسته به وزارت انرژی آمریکا، یک شیوه منحصر به فرد ابداع کردند که یک رویکرد ساده‌تر برای تولید سلول‌های خورشیدی فراهم می‌کند. در این روش از یک ماده خورشیدی بلورین با یک میدان الکتریکی درونی استفاده می‌شود که این ویژگی بر اثر ماده ای امکان‌پذیر می‌شود که دانشمندان به آن «فروالکتریسیته» (ferroelectricity) می‌گویند.

این ماده پیش‌تر در سال جاری در نشریه «پیشرفت‌های علمی» معرفی شد. فروالکتریسیته در واقع یک ویژگی در برخی مواد خاص است که یک حالت قطبی خود به خودی دارند که از طریق کاربرد یک میدان مغناطیسی خارجی قابل معکوس کردن است.

این ماده فروالکتریک جدید که در آزمایشگاه از تری‌برومید جرمانیوم (CsGeBr۳) ساخته می‌شود راه را برای یک رویکرد آسان‌تر برای تولید وسایل سلول خورشیدی هموار می‌کند. این کریستال‌ها بر خلاف مواد خورشیدی متعارف به طور ذاتی قطبی‌شده (پولاریزه) هستند، به طوری که یک طرف کریستال شارژ مثبت و طرف دیگر شارژ منفی ایجاد می‌کند و نیازی به کاربرد مواد شیمیایی نیست.

این ماده علاوه بر اینکه فروالکتریک است بدون سرب (lead-free) هم هست. آنها کلاس نوظهوری از مواد خورشیدی هستند که به علت سهولت کار در مقایسه با سیلیکون موجب جلب نظر محققان شده اند.

این محققان می‌گویند که ماده جدید همچنین می‌تواند موجب پیشرفت در ساخت نسل جدیدی از حسگرها و دستگاه‌های حافظه بسیار باثبات و واکنش‌دهنده به نور شود.