محققان در آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر انرژی (NREL) گفتند ، هنگامی که سلولهای خورشیدی پروسکایت رکورد های کارایی را تنظیم می کنند و فناوری پدیدار پایدارتر می شود ، یکی دیگر از چالش های اصلی باقی می ماند: مسئله مقیاس پذیری.

کای زو ، محقق علوم مواد در NREL گفت: "این مقیاس پذیر است. "ما فقط نیاز داریم تا کارایی و بازده را در مقیاس وسیع نشان دهیم تا این فناوری را به خارج از آزمایشگاه منتقل کنیم."

نویسنده اصلی مقاله جدید Material Nature Review با عنوان "ساخت مقیاس پذیر سلولهای خورشیدی پروسکایت" ، زو و همکارانش در NREL تلاش های خود را برای انتقال پروسکایت ها از آزمایشگاه به پشت بام مورد بررسی قرار دادند. ژن لی ، تالیسا کلین ، دونگ هو کیم ، منژین یانگ ، جوزف بری و مایکل ون هست نویسندگان همکار هستند.

امروزه بیشتر پنل های خورشیدی موجود در بازار از سیلیکون ساخته شده اند ، اما سلول های خورشیدی پراوسکایت پتانسیل تسریع در رشد تولید فتوولتائیک (PV) در ایالات متحده را دارند زیرا ساخت آنها بسیار ارزان تر است و پتانسیل عملکردی را در آزمایشگاه نشان داده اند. پروسکایت ها سطح رکورد رکوردی سریعتر از هر فناوری دیگر سلول خورشیدی با سابقه فعلی - که تابستان گذشته آن را تأیید کرده است - به دست آوردند و اکنون 22.7 درصد ایستاده اند. اما با افزایش سطح سلول و ماژول ، کارایی در یک سلول خورشیدی پراوسکیت کاهش می یابد. ترکیبی از عوامل به کاهش از جمله پوشش غیر یکنواخت نسبت داده می شودمواد شیمیایی موجود در سلول همچنین ، هنگامی که هر نوع سلول خورشیدی برای ایجاد ماژول ها به یکدیگر وصل می شوند ، مناطق غیرفعال بین سلولهایی تشکیل می شوند که در آن نور خورشید به برق تبدیل نمی شود و منجر به کاهش کارایی می شود.

دانشمندان برای ساختن یک سلول خورشیدی پراوسکایت در آزمایشگاه ، مواد شیمیایی را بر روی یک بستر قرار می دهند. ماده پراوسکیت با تبلور مواد شیمیایی شکل می گیرد. متداول ترین روش رسوب در آزمایشگاه ، به نام پوشش چرخش ، دستگاه هایی با بالاترین راندمان تولید می کند ، اما این فرایند بیش از 90 درصد مواد شیمیایی مورد استفاده ، یعنی به اصطلاح جوهر پراووسیت را هدر می دهد. پوشش اسپین همچنین روی سلولهای کوچکتر از چهار اینچ مربع بهتر کار می کند ، اما راهی آسان برای استفاده از این فناوری در سطحی بزرگتر وجود ندارد.

محققان NREL روشهای رسوب مقیاس پذیر احتمالی را مورد بررسی قرار دادند ، از جمله:

پوشش تیغه ، که از تیغ برای پخش محلول شیمیایی روی بسترها استفاده می کند تا فیلم های نازک مرطوب ایجاد شود. این فرایند را می توان برای ساخت رول به رول سازگار کرد ، با بسترهای قابل انعطاف روی غلتکی در زیر تیغه ثابت مانند نحوه چاپ روزنامه ها حرکت می کند. روکش تیغه نسبت به روکش چرخش کمتر از جوهر هدر می دهد.
روکش شکاف ، که برای تأمین جوهر پیشرو به یک مخزن تکیه می کند تا بتواند جوهر را روی بستر بمالد. این روند مانند سایر روشها مورد بررسی قرار نگرفته است و تاکنون راندمان کمتری نسبت به پوشش تیغه نشان داده است. اما قابلیت تولید مجدد روکش شکاف در هنگام رشد جوهر بهتر از پوشش تیغه است ، بنابراین این مورد برای ساخت رول به رول کاربرد بیشتری دارد.
چاپ جوهر افشان ، که از یک نازل کوچک برای پخش جوهر پیش ساز استفاده می کند. این فرآیند برای ساختن سلولهای خورشیدی در مقیاس کوچک استفاده شده است ، اما اینکه آیا از نظر حجم زیاد ، تولید در مقادیر زیاد مناسب است ، به سرعت چاپ و ساختار دستگاه بستگی دارد.
روش های دیگری مانند الکترو رسوب وجود دارد ، اما هیچ گزارشی در مورد استفاده از آن برای رسوب مستقیم پراسکسکیت های هالید در سلولهای خورشیدی پروسکایت وجود ندارد.

محققان NREL در این مقاله خاطرنشان كردند كه علیرغم چالش های بیشمار ، پیشرفت چشمگیر در جهت افزایش تولید این سلولهای خورشیدی حاصل شده است. مقاله جدید تحقیقاتی را ارائه می دهد که برای مقیاس بندی این فناوری باید مورد توجه قرار گیرد. یک منطقه به ویژه که نیاز به توجه بیشتری دارد معماری ایده آل یک ماژول خورشیدی پراوسکی است.

مطالعات متعددی تخمین زده اند كه سلولهای خورشیدی پراكوسیت می توانند با هزینه كمتری نسبت به سایر فن آوری های فتوولتائیك تولید كنند ، گرچه این ارقام براساس تحقیقات فرضی است. اما یک نتیجه گیری که می تواند از مطالعات نتیجه گرفته شود این است که بیشترین هزینه ورودی برای ماژول های پروسکایت از بسترها و مواد الکترود حاصل می شود که این امر به طیف وسیعی از فرصت های نوآوری در این مناطق اشاره دارد.