.){kind=link}
دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا در حال ایجاد سلول های خورشیدی از یک ماده غیرمعمول - دی کالکوژنیدهای متعارف دو بعدی فلزات واسطه (DPM) هستند. این مواد بازده نسبتا پایینی در تبدیل نور به الکتریسیته دارند، اما صد برابر سبک تر از پانل های عکس سیلیکونی مدرن هستند. برای فضا، وزن کم یک مزیت تعیین کننده است. اما هنوز کارهایی برای انجام دادن روی پانل های دارای DPM وجود دارد.
ضخامت فیلم DPM بیش از چند اتم نیست. این لایه چندین مرتبه نازک‌تر از لایه سیلیکون یا آرسنید گالیم در پانل‌های عکس مدرن است. این کار باعث می شود که سلول های خورشیدی DPM صد برابر یا بیشتر سبک تر شوند. برای گسترش حضور انسان در فضا - در مدار، روی قمرها و سایر سیارات - وزن محموله های حمل شده از زمین بسیار مهم خواهد بود. زمان فرا خواهد رسید و سیلیکون موجود در انرژی فضایی باید کنار گذاشته شود. و سپس، محققان مطمئن هستند، عصر طلایی صفحات نوری سبک ساخته شده از دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه فرا خواهد رسید.
با این حال، مواد DPM دارای یک اشکال قابل توجه است. تمام نمونه های فوتوسل ایجاد شده تا به امروز بر اساس آنها کارایی بیش از 5٪ را نشان نمی دهند. از نظر وزن باز هم بهتر از سیلیکون است اما در حالت ایده آل باید کارایی ماده امیدوارکننده را افزایش داد که مثلاً با بهینه سازی ساختار فتوسل می توان این کار را انجام داد. این دقیقاً همان کاری است که دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا انجام دادند و به موفقیت ملموسی دست یافتند - آنها ساختار یک سلول DPM با بازده 12٪ را پیشنهاد کردند.
لازم به توضیح است که کارایی بیان شده در مدل دیجیتالی فتوسل به دست آمده است. محققان تصمیم گرفتند نه با آزمایش‌ها، بلکه با مدل‌سازی شروع کنند، که معنای خاصی دارد - به این ترتیب ارزان‌تر و سریع‌تر است. اما بر اساس مدل دیجیتال و روش‌های توسعه‌یافته، کارشناسان مطمئن هستند که خود یا همکارانشان می‌توانند نمونه‌های فیزیکی سلول‌های خورشیدی از دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه را با بازده حداقل ۱۰ درصد در چهار تا پنج سال آینده ارائه کنند. .
راز توسعه، که دانشمندان در آخرین شماره مجله Device در مورد آن گفتند، در ساختار چندلایه عنصر (فیلم روی فیلم، زمانی که بازتاب‌های متعدد فوتون‌ها شروع به کار می‌کنند) و همچنین در طراحی الکترودها، که امکان کنترل موثر اکسیتون ها - عناصر فعال اصلی ساختارهای دو بعدی DPM را فراهم می کند. اما همه اینها هنوز روی کاغذ است. منتظر اجرای عملی هستیم.
همچنین بخوانید: