با افزودن یک لایه اضافی از پروسکایت در بالای یک پایه سیلیکونی، که هر دو دارای خواص نیمه هادی هستند، میزان انرژی جذب شده از نور خورشید را می توان افزایش داد. لایه سیلیکون الکترون های نور قرمز را جذب می کند، در حالی که لایه پروسکایت نور آبی را جذب می کند. بهبود قابلیت جذب انرژی منجر به کاهش قیمت کلی انرژی خورشیدی می شود و در نتیجه امکان استقرار و پذیرش سریعتر پنل های خورشیدی را فراهم می کند.
صنعت تجاری فعالانه روی افزایش کارایی سلول های خورشیدی کار می کند. بزرگترین تولید کننده چین (LONGi) در حال حاضر به بازده 33.5 درصدی در آزمایشگاه رسیده است. مرحله بعدی شامل افزایش اندازه سلول های پشت سر هم کارآمد سیلیکون- پروسکایت از شرایط آزمایشی (مربع 1 سانتی متر) به ویژگی های سطح تجاری (مربع های 15 سانتی متر) است. دی وولف ابراز اطمینان می کند که زودتر به این هدف خواهیم رسید.
دانشمندان سال‌ها صرف توسعه فناوری کارآمد سلول‌های خورشیدی سیلیکونی پروسکایت کرده‌اند و به نظر می‌رسد که سال 2023 نقطه عطفی در این زمینه باشد. پیشرفت‌های تحقیقاتی اخیر با موفقیت کارایی سلول‌های پشت سر هم سیلیکون- پروسکایت را به بیش از 30 درصد رسانده است. سرعت پیشرفت آنقدر سریع است که این فناوری به زودی قابلیت های پیشرفته خود را در محصولات تجاری در دسترس نشان خواهد داد.
آینده نگر: سلول‌های انرژی خورشیدی سنتی بر پایه یک ترکیب نیمه‌رسانای سیلیکونی ساخته شده‌اند که از نظر نظری حداکثر بازدهی 29 درصدی در تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی دارد. با این حال، با ترکیب لایه دوم پروسکایت بر روی لایه سیلیکونی پایه، سلول های خورشیدی این پتانسیل را دارند که در آینده نزدیک از این آستانه بهره وری عبور کنند.
گروه دیگری به سرپرستی استیو آلبرشت در مرکز هلمهولتز برلین برای مواد و انرژی در آلمان، اخیراً مطالعه‌ای درباره سلول سیلیکون-پروسکایت پشت سر هم منتشر کرده‌اند که می‌تواند بازده تبدیل توان را تا 32.5 درصد به دست آورد. گروه سوم به رهبری شین یو چین در مؤسسه فناوری فدرال در لوزان سوئیس، سطح کارایی 31.25 درصد را با سلول های پشت سر هم دارای “پتانسیل برای راندمان بالا و هزینه های تولید پایین” نشان داده اند.
فناوری سلول‌های خورشیدی کنونی به سرعت در حال نزدیک شدن به حداکثر بازدهی خود است، اما همچنان از آنچه که انرژی خورشیدی به عنوان یک عامل کاهش‌دهنده مهم در برابر گرمایش جهانی مورد نیاز است، کمتر است. دانشمندان می گویند راندمان باید از 30 درصد فراتر رود و میزان نصب پنل های خورشیدی جدید باید در مقایسه با سطوح پذیرش فعلی ده برابر افزایش یابد.
پروسکایت دسته ای از ترکیبات است که ساختار بلوری مشابهی با کانی اکسید تیتانیوم کلسیم دارد. این ماده بسیار انعطاف پذیر در کاربردهای مختلفی از جمله دستگاه های اولتراسوند، تراشه های حافظه و سلول های خورشیدی برای تولید برق استفاده می شود. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که پروسکایت می‌تواند «سس مخفی» برای سوق دادن صنعت سلول‌های خورشیدی به سمت سطوح جدیدی از بازده تولید برق باشد.
به گفته De Wolf، فراتر رفتن از آستانه 30 درصدی انرژی، این اطمینان را القا می کند که “PVs با عملکرد بالا و کم هزینه را می توان به بازار آورد.” ظرفیت انرژی خورشیدی در سال 2022 به 1.2 تراوات (TW) رسید و باید تا سال 2050 به حداقل 75 تراوات افزایش یابد تا فاجعه‌بارترین سناریوهای ناشی از گرمایش جهانی و گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد.
استفان دی وولف، استاد علوم و مهندسی مواد در دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله در عربستان سعودی، معتقد است که سال 2023 پیشرفت های قابل توجهی را به همراه خواهد داشت. تیم De Wolf در حال حاضر به سطح بازده 33.7 درصدی در یک سلول خورشیدی سیلیکونی پروسکایت دست یافته است، اما کار آنها هنوز باید در مجلات علمی منتشر شود.
