תאים סולאריים זולים ויעילים ביותר

מערכת פוטו-וולטאית חדשנית השיגה המרת אנרגיה בשיעור של 12.8% והייתה יציבה למשך יותר מ-1000 שעות תחת קרינת שמש מלאה. התגלית צפויה להפחית משמעותית את עלותם של תאים סולאריים מסחריים.

מדענים הצליחו לפתח תא סולארי יעיל במיוחד המבוסס על המינראל פרובסקיט [CaTiO3] שאינו מחייב קיומה של שכבה מוליכת-חורים. המערכת הפוטו-וולטאית החדשנית השיגה המרת אנרגיה בשיעור של 12.8% והייתה יציבה למשך יותר מ-1000 שעות תחת קרינת שמש מלאה. התגלית צפויה להפחית משמעותית את עלותם של תאים סולאריים מסחריים.

בתאים סולאריים המבוססים על המינראל פרובסקיט [3CaTiO] טמונה הבטחה גדולה בקידום הנושא של אנרגיה סולארית לתוך השוק המסחרי. תאים סולאריים עושים שימוש בשכבה מעבירת חורים המעודדת את ההעברה היעילה של זרם חשמלי לאחר חשיפה לאור השמש. יחד עם זאת, הייצור של חומרים אורגניים בעלי שכבה כזו יקר מאוד והוא חסר יציבות תרמית ממושכת.

כעת, מדווח כתב-העת המדעי היוקרתי Science כי צוות חוקרים מסין, בראשותו של פרופסור Hongwei Han, הצליח לפתח תא סולארי יעיל במיוחד המבוסס על המינראל פרובסקיט שאינו מחייב קיומה של שכבה מוליכת-חורים, בעל יעילות המרת אנרגיה בשיעור של 12.8% ויציבות הנמשכת יותר מ-1000 שעות תחת קרינת שמש מלאה ובטמפרטורה מתונה. מערכות היברידיות אורגניות-אי-אורגניות של מתילאמוניום עופרת הליד ופרובסקיטים משכו תשומת לב מרובה בתחום של רכיבים פוטו-וולטאיים של שכבות זעירות, זאת בזכות מקדם בליעה גבוה, מוביליות גבוהה של נושאי מטען ואורך פעפוע רב שלהן. יחד עם זאת, גם תאים אלו הינם יקרים בשל קיומה של שכבה מוליכת-חורים המחייבת שימוש בחומרים נקיים במיוחד ותהליכי ייצור מורכבים.

המדענים הכינו את התא הסולארי החדש באמצעות יציקת-טיפה של תמיסת עופרת יודיד, מתילאמוניום יודיד ו5-אמוניום חומצה ואלרית דרך שכבת פחמן נקבובית. מערכת הפיגומים של התא הסולארי הורכבה בעזרת שכבה כפולה של טיטאניום דו-חמצני וזירקוניום דו-חמצני המצופות ע"י שכבת פחמן נקבובית וחומר תיבנות מסוג חומצת אמינו שנועד לעודד את הגירעון ואת גידול הגבישים של המינראל פרובסקיט בתוככי הנקבוביות. גבישי המינראל שנוצרו הפגינו ייצור מטען חשמלי ויעילות איסוף גבוהים יותר מתאי פרובסקיט רגילים. המערכת החדשה המורכבת משלוש שכבות המכילות מוליך חורים אורגאני התבררה גם כיציבה ביותר.

תאים סולאריים מסוג זה יוכלו לשמש על מנת לעמוד בביקושים ההולכים וגדלים לאנרגיה מתחדשת בעתיד לבוא, זאת לאור העובדה כי הם מתגברים על אחד מהגורמים המגבילים העיקריים – העלות הכספית.
הידיעה על המחקר