تولید ۱۸ برابر برق بیشتر، از سلول‌های خورشیدی نازک‌تر از مو

سلول‌های خورشیدی نازک و انعطاف پذیر در این زمینه امیدواری‌های منحصر به فردی ایجاد می‌کنند، زیرا قابلیت استفاده بر روی انواع سطوح ناصاف و منحنی را دارند. محققان دانشگاه «ام آی تی» نوعی جدید از سلول‌های خورشیدی بسیار نازک را ساخته‌اند که یک صدم وزن پنل‌های خورشیدی معمولی و نازک‌تر از موی انسان است، اما توانایی تولید ۱۸ برابر برق بیشتر را دارد.

تیم تحقیقاتی مسئول این فناوری در دانشگاه ام‌آی‌تی درصدد بهبود و ارتقای پیشرفت‌های قبلی خود در علم مواد بوده است که در سال ۲۰۱۶ به ساخت سلول‌های خورشیدی بسیار نازک منجر شد؛ سلول‌های خورشیدی به اندازه‌ای سبک بودند که بر روی حباب صابون قرار داده می‌شدند بدون اینکه حباب را بشکنند.

مانند سایر انواع سلول‌های خورشیدی نازک، سبک و انعطاف‌پذیر، این نوع جدید نیز کاربرد‌های احتمالی فراوانی را مطرح می‌کند؛ از وسایل الکترونیکی مبتنی بر کاغذ (paper-based electronics) گرفته تا وسایل الکترونیکی پوشیدنی سبک وزنی که انرژی را در طول روز (از طریق نور خورشید) جمع‌آوری می‌کنند.

با وجود پتانسیل یا ظرفیت بالقوه بالای (این فناوری)، تیم تحقیقاتی مورد اشاره هنوز با مشکلاتی رو به رو بوده است که باید حل می‌کرد. همچنین روش ساخت سلول‌های خورشیدی به محفظه‌های خلاء و روش‌های گران‌قیمت رسوب بخار (vapor deposition) نیاز داشت. دانشمندان اکنون به منظور تقویت و ارتقای این فناوری، به مواد قابل چاپ مبتنی بر جوهر روی آورده اند تا فرآیند را کارآمدتر کنند.

این کار با مواد نانو به شکل جوهر‌های نیمه رسانای قابل چاپ آغاز می‌شود؛ این فناوری در حوزه الکترونیک ظرفیت و توانایی گسترده‌ای دارد. این مواد به همراه یک الکترود قابل چاپ روی یک بستر یا لایه پلاستیکی با ضخامت تنها سه میکرون قرار می‌گیرند تا یک ماژول (module) خورشیدی را تشکیل دهند. سپس می‌توان ماژول را جدا کرد و به یک بستر پارچه‌ای چسباند که استحکام مکانیکی لازم برای جلوگیری از پارگی را ارائه می‌کند در حالی که حداقل وزن را اضافه می‌کند.

محصول نهایی یک سلول خورشیدی منعطف و فوق سبک با یک صدم وزن پنل‌های خورشیدی معمولی است، اما توانایی تولید ۱۸ برابر برق بیشتر در ازای هر کیلوگرم (وزن پنل) را دارد. این تیم تحقیقاتی در آزمایش‌های خود مشخص کرد که این سلول خورشیدی با چسبیدن به پارچه می‌تواند ۳۷۰ وات بر کیلوگرم و به صورت مجزا تا ۷۳۰ وات تولید کند.

از جمله مشکلاتی که این تیم تحقیقاتی در تلاش برای حل آن است، مساله تخریب یا فرسایش (degradation) محیط زیست است و نوعی بسته بندی فوق نازک برای محافظت از سلول خورشیدی در برابر عناصر مورد نیاز است. در صورت حل شدن این نوع مشکلات، شکل بسیار نازک و وزن سبک این سلول‌های خورشیدی می‌تواند کاربرد‌های گوناگونی برای آن‌ها پیدا کند. استفاده از آن‌ها روی بادبان‌های یک قایق، خارج از چادر‌ها در مراکز رسیدگی به بازماندگان در فجایع یا روی بال‌های هواپیما‌های بدون سرنشین برخی از نمونه‌های کاربرد‌های پیشنهادی است، اما از لحاظ تئوری می‌توان آن‌ها را تقریبا در هر جایی با هدف تولید برق مستقر کرد.