رکورد جهانی بازدهی سلول های خورشیدی نیمه شفاف با پارامتر FoMLUE توسط دانشمندان چینی

کورد جهانی بازدهی سلول های خورشیدی نیمه شفاف با پارامتر FoMLUE توسط دانشمندان چینی

پژوهشگران چینی موفق شدند با معرفی پارامتری جدید به نام FoMLUE رکورد تازه ای در بازدهی سلول های خورشیدی نیمه شفاف به ثبت برسانند. این دستاورد علمی، حاصل تحقیقات تیمی از دانشگاه پلی تکنیک هنگ کنگ است و در ژورنال معتبر Nature Communications منتشر شده است.
نتایج این پژوهش نشان می دهد که سلول های جدید توانسته اند به بازدهی 6.05 درصدی در تبدیل نور به انرژی الکتریکی برسند؛ عددی که تا امروز برای هیچ سلول نیمه شفافی گزارش نشده بود.

پیشرفت چشمگیر در فناوری سلول های خورشیدی نیمه شفاف

سلول های خورشیدی نیمه شفاف (ST-OPV) از نوع سلول های فتوولتائیک آلی هستند که به دلیل قابلیت عبور نور در کنار تولید برق، در صنعت انرژی های تجدیدپذیر جایگاه ویژه ای پیدا کرده اند. این سلول ها می توانند در پنجره های ساختمان ها، شیشه خودروها و حتی نمایشگرهای هوشمند مورد استفاده قرار گیرند.
با این حال، بزرگ ترین چالش در این حوزه همواره ایجاد تعادل بین شفافیت بصری و بازدهی انرژی بوده است. هرچه شفافیت بیشتر باشد، میزان جذب نور کاهش می یابد و توان تولید برق کم می شود. فناوری جدید FoMLUE دقیقاً برای حل این مسئله طراحی شده است.

تعریف پارامتر FoMLUE و نقش آن در بهبود بازدهی

پژوهشگران برای بهبود عملکرد سلول های نیمه شفاف، پارامتری به نام FoMLUE (Figure of Merit for Light Utilization Efficiency) معرفی کردند. این پارامتر سه شاخص مهم را به صورت هم زمان ارزیابی می کند:

میانگین شفافیت بصری (AVT) – تعیین میزان عبور نور از سلول

شکاف باند (Bandgap) – اندازه گیری انرژی لازم برای تحریک الکترون ها

چگالی جریان (Jsc) – تعیین میزان الکتریسیته تولیدی توسط سلول

ترکیب این سه عامل به پژوهشگران کمک کرد تا بهترین مواد فعال نوری را برای استفاده در سلول های نیمه شفاف انتخاب کنند. نتیجه ی این فرایند دستیابی به سلول هایی با کارایی بالا، پایداری بهتر و زیبایی بصری مناسب بود.

رکورد بازدهی 6.05 درصدی در سلول های نیمه شفاف

بر اساس گزارش منتشرشده، سلول های جدید توانستند 6.05 درصد از نور ورودی را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. این رقم بالاترین بازدهی ثبت شده برای سلول های نیمه شفاف در جهان است.
علاوه بر افزایش راندمان، این سلول ها ویژگی های برجسته دیگری نیز دارند از جمله:

عایق حرارتی مؤثرتر برای جلوگیری از اتلاف انرژی

پایداری عملیاتی بیشتر در شرایط محیطی گوناگون

حفظ رنگ طبیعی و شفافیت پنجره ها برای استفاده در معماری مدرن

این ترکیب از کارایی و زیبایی باعث می شود سلول های جدید گزینه ای ایده آل برای فتوولتائیک های یکپارچه با ساختمان (BIPV) باشند.

کاربردهای گسترده در صنعت انرژی و معماری

کاربرد فناوری FoMLUE تنها به تولید پنجره های هوشمند محدود نمی شود. بر اساس داده های پژوهش، این فناوری می تواند در زمینه های مختلفی از جمله خودروهای برقی، گلخانه های هوشمند و ساختمان های پایدار شهری مورد استفاده قرار گیرد.
به گفته ی محققان، مناطق دارای تابستان های گرم و زمستان های معتدل بهترین مکان برای استفاده از این سلول ها هستند، زیرا در این مناطق بیشترین صرفه جویی در مصرف انرژی اتفاق می افتد. محاسبات نشان می دهد میزان صرفه جویی سالانه در چنین مناطقی می تواند تا 1.43 گیگاژول بر هر مترمربع برسد.

چشم انداز آینده و مسیر تجاری سازی فناوری

تیم تحقیقاتی دانشگاه پلی تکنیک هنگ کنگ اکنون بر روی افزایش پایداری بلندمدت سلول ها و توسعه ماژول های بزرگ مقیاس تمرکز دارد. این دو گام برای تجاری سازی و ورود فناوری به بازارهای جهانی ضروری هستند.
در آینده نزدیک، انتظار می رود پنجره های ساختمان ها و وسایل نقلیه نه تنها شفاف و زیبا، بلکه منبعی مؤثر برای تولید برق باشند. این تحول می تواند سهم بزرگی در کاهش مصرف انرژی های فسیلی و دستیابی به اهداف توسعه پایدار داشته باشد.

رکورد جدید بازدهی سلول های خورشیدی نیمه شفاف، نقطه عطفی در مسیر توسعه انرژی های پاک محسوب می شود. نوآوری FoMLUE نشان داد که می توان بین زیبایی، شفافیت و بهره وری انرژی تعادل ایجاد کرد.
اگر این فناوری در مقیاس صنعتی تولید شود، جهان شاهد نسلی تازه از ساختمان ها و سازه های هوشمند خواهد بود که هر پنجره ی آن نقشی فعال در تولید انرژی ایفا می کند.

به این ترتیب، آینده ی انرژی های تجدیدپذیر بیش از هر زمان دیگری روشن، پایدار و کارآمد به نظر می رسد.