ژاپنی‌ها با سپردن بخشی از پژوهش‌های صنعت انرژی خورشیدی به شرکت کانن، نتیجه‌ی شگفت‌انگیزی گرفتند. این شرکت مشهور در ساخت دوربین‌های عکاسی و ماشین‌های چاپ، نوع جدیدی از پنل‌های خورشیدی را ابداع کرده که در آن سلول‌هایی با بهره‌وری و دوام بسیار بالاتر از نسل‌های پیشین، به کار گرفته شده‌اند. دقیقاً یک سال پیش بود که کانن اعلام کرد ماده‌ای با عملکرد بالا را توسعه داده که انتظار می‌رود تولید انبوه سلولهای خورشیدی پروسکایت Perovskite را بهبود بخشد. قرار است این فناوری در سال 2025 به تولید انبوه برسد و بطور گسترده در کشورهایی که به دنبال جامعه‌ی بدون کربن هستند مورد استفاده قرار گیرد. از آنجایی که در پنل‌های ساخته شده از سلولهای خورشیدی سیلیکونی (نسل قبل)، از شیشه به عنوان زیرلایه استفاده می‌شد، فقط در مکان‌هایی قابل نصب بودند که به قدر کافی محکم بوده و تاب وزن آن‌ها را داشته باشند. اما سلولهای خورشیدی پروسکایت، سبک‌وزن و قابل انعطاف هستند و حتی قادرند از نور داخلی ساختمان‌ها برق تولید کنند. علاوه بر این هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه در ساخت این پنل‌ها کاهش خواهد داشت زیرا برای تولیدشان به تجهیزاتی به گستردگی پیش، نیاز نیست.
چپ: سلول خورشیدی پروسکایت
راست: ساختار سلول خورشیدی پروسکایت با لایه‌ای جدید از مواد ساخت شرکت کانن .
مقطع عرضی یک سلول خورشیدی پروسکایت که با لایه‌ای از مواد ساخت شرکت کانن پوشیده شده است.
سمت چپ: میکروگرافی از مقطع عرضی سلول خورشیدی پروسکایت که با لایه‌ای از مواد ساخت شرکت کانن پوشیده شده است.
دستاورد کانن این بوده که توانسته موانعی را که بر سر استفاده از سلولهای پروسکایت بوده، برطرف کند. مهم‌ترین چالش این بوده که ساختار کریستالی لایه پروسکایت (لایه مبدل فوتوالکتریک) متأثر از آب، گرما و اکسیژن است که باعث دوام پایین آن در فضای بیرون آزمایشگاه می‌شود. پژوهشگران کانن با استفاده از دانشی که در ساخت مواد حساس به نور در چاپگرهای لیزری، در اختیار داشتند، ماده‌ای جدید برای پوشش دادن لایه حساس پروسکایت ساختند که می‌تواند مشکل دوام در شرایط جوی مختلف را حل کند.
مقطع عرضی یک سلول خورشیدی بدون محافظ پروسکایت وقتی در اثر رطوبت، گرما و اکسیژن فرسوده می‌شود.
ویژگی کلیدی این ماده جدید آن است که لایه‌ای ضخیم برای پوشش پروسکایت می‌سازد اما در عین حال، نرخ بالای راندمان تولید انرژی نور به برق را حفظ می‌کند. لایه‌ی پوششی ساخته از این ماده می‌تواند به باریکی 100 تا 200 نانومتر* باشد در حالی که ضخامت این لایه در مواد معمول، به چند ده نانومتر می‌رسید. اگرچه خاصیت نیمه‌رسانایی این ماده کمک می‌کند تا پوشش‌های ضخیم‌تری هم از آن ساخته شود، بدون آنکه نرخ بازدهی تبدیل فوتوالکتریک کاهش یابد. مطالعات ارزیابی عملکرد این ابداع جدید با مشارکت پروفسور تسوتومو میاساکا (عضو هیأت علمی دانشگاه توئین یوکوهاما ) انجام شد که مخترع سلول خورشیدی پروسکایت است. در نتیجه پروفسور میاساکا اعلام کرد که این پوشش جدید می‌تواند مشکل تولید انبوه پنل‌های خورشیدی پروسکایت را حل کند. کانن نیز اعلام کرد این ماده را در اختیار تمام شرکت‌های تولیدکننده پنل‌های پروسکایت قرار خواهد داد.
این امیدواری وجود دارد که با نسل جدید سلولهای خورشیدی پروسکایت، بتوان پنل‌هایی ساخت که تا 30 سال انرژی رایگان را به خانه‌ها و کسب‌وکارها ارائه دهد.
پی‌نوشت:
مقاله مشترک دانشگاه توئین یوکوهاما و کانن در نشریه علمی Journal of Materials Chemistry A که خلاصه‌ای از نتایج پژوهش این ماده را ارائه می‌دهد.
* 1nm (nanometer) = 1/1,000,000,000 m
