سلول‌های خورشیدی پروسکایت غیرآلی

وقتی صحبت از پروسکیت‌های آلی و غیرآلی در سلول‌های خورشیدی به میان می‌آید، ممکن است همه ما دچار اشتباه شویم. اما یک مطالعه جدید نشان داده است که سلول‌های خورشیدی پروسکایت هالید کاملاً غیرآلی می‌توانند عملکرد بهتری نسبت به سلول‌های خورشیدی هیبرید آلی/غیرآلی داشته باشند.

این تحقیق که توسط تیمی در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا انجام شد، برخلاف تصور رایج، نشان می‌دهد که با استفاده از مولکول‌های غیرآلی در سلول‌های خورشیدی پروسکایت می‌توان به بازدهی فتوولتاییک بیشتری نسبت استفاده از مواد آلی هیبریدی در این سلول‌ها دست پیدا کرد. بر أساس آن‌چه در نتایج این مطالعات گزارش شده است به کمک سلول‌های خورشیدی پروسکایت غیرآلی، می‌توان به بازدهی ۲۵ درصد یا حتی بیشتر دست یافت که عملاً برتری استفاده از مواد پروسکایت هیبرید آلی/غیرآلی را زیر سؤال می‌برد. بر أساس این تحقیق «نباید پروسکایت‌های هالید غیرآلی را به عنوان کاندیدهای بالقوه قوی برای سلول‌های خورشیدی نادیده گرفت.»

ژی ژانگ، استادیار دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، و نویسنده اصلی این مقاله، می‌گوید که تیم ما دریافته است که «زمانی که نور به یک ماده سلول خورشیدی می‌تابد، الکترون‌حفره‌های تولید شده به واسطه تابش، باعث تولید جریان می‌شوند. بازترکیب الکترون‌حفره‌ها به علت وجود نواقص برخی از این حامل‌ها را از بین می‌برد و در نتیجه باعث کاهش بازدهی سلول خورشیدی خواهد شد. بنابراین این نواقص به عنوان قاتلان بازدهی عمل می‌کنند.» او خاطرنشان کرد که آن‌ها در مطالعات خود پروسکایت‌های تماماً غیرآلی و پروسکایت‌های هیبرید را در دو ماده اولیه حاوی اتم‌های سرب و ید مقایسه کردند. در یکی از مواد، ساختار کریستالی توسط سزیم (یک عنصر غیرآلی) تکمیل شد و در دیگری، از متیل‌آمونیوم (یک مولکول آلی) استفاده شد. این تحقیق به طور خاص نشان داد که نقص‌هایی که در هر دو ماده معمول هستند، باعث ایجاد سطوح قابل مقایسه‌ای از بازترکیب می‌شوند. محققان می‌گویند که مولکول آلی موجود در سلول‌های خورشیدی پروسکایت هیبرید می‌تواند با از دست دادن اتم‌های هیدروژن تجزیه شود و ظرفیت حاصل کارایی را به شدت کاهش می‌دهد. بنابراین وجود مولکول به جای یک امتیاز مثبت، برای کارایی کلی ماده مضر است.

کریس ون دی وال، استاد مواد در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا می‌گوید: «امیدواریم یافته‌های ما در مورد کارایی، فعالیت‌های بیشتری را برای تولید پروسکایت‌های غیرآلی به دنبال داشته باشند.»