This post is also available in:
English (אנגלית)
חוקרים מאוניברסיטת סידני וממכון סידני לננו־טכנולוגיה (Sydney Nano Institute) באוסטרליה רשמו פריצת דרך בתחום האנרגיה הסולארית, עם פיתוח תא שמש טנדם מתקדם המשלב חומרים מסוג פרובסקיט וסיליקון. העיצוב החדש קובע שיאים הן ביעילות ההמרה והן בעמידותה, ומהווה ציון דרך חשוב בפיתוח תאים סלואריים מדרגיים.
מדובר בתא סולארי טנדם מסוג triple-junction, כלומר תא המורכב משלוש שכבות מוליכות למחצה שמונחות זו על גבי זו: שתיים עשויות פרובסקיט ואחת סיליקון. כל שכבה סופגת חלק שונה מהספקטרום הסולארי, ובכך מושגת יעילות גבוהה יותר לעומת תאי שמש סטנדרטיים המבוססים על סיליקון בלבד, שמוגבלים ביכולתם לקלוט תחומים מסוימים של אור.
לפי TechXplore, צוות המחקר השיג יעילות המרה מוסמכת (PCE) של 23.3% עבור תא גדול (16 מטרים מרבועים), שמהווה שיא עולמי עבור תא טנדם מסוג זה בקנה מידה כזה. בתאים קטנים יותר, נמדדה יעילות של 27.06%. לצד ביצועים מרשימים אלה, הדגם הפגין גם עמידות תרמית וביצועית גבוהה.
אחד החידושים המרכזיים היה החלפת חומרים סטנדרטיים הידועים בחוסר יציבותם. במקום מתיל-אמוניום, נעשה שימוש ברובידיום ליצירת מבנה גבישי פרובסקיט חזק יותר. לטיפול בשכבת המשטח, הוחלף ליתיום פלואוריד ב-פיפראזיניום דיכלוריד, שהגביר את עמידותו. בנוסף, נעשה שימוש בחלקיקי זהב ננומטריים בין השכבות על מנת לשפר את המוליכות החשמלית ולהעברת האור. בניגוד להנחות קודמות, החוקרים גילו כי החלקיקים אינם יוצרים סרט רציף, אלא מתקיימים כננו-חלקיקים נפרדים, דבר האיפשר הנדסה מדויקת יותר של יישומם.
במהלך הניסויים, נראה התא שרד 200 מחזורים תרמיים שנעו בין מינוס 40 מעלות צלזיוס ל85 מעלות צלזיוס תוך שמירה על 95% מיעילותו ההתחלתית. הוא נותר יציב גם לאחר יותר מ־400 שעות של חשיפה רצופה לאור.
הממצאים מצביעים על כך שעיצוב זה עשוי להוות תשתית לפיתוח תאים סולאריים יעילים, עמידים וזולים יותר, המותאמים לתנאי סביבה אמיתיים. הגישה החדשנית תוכל לתרום להוזלת עלויות של טכנולוגיית אנרגיה סולארית מתקדמת, ובכך לקדם את המעבר העולמי למקורות אנרגיה דלי פחמן.
המחקר פורסם בכתב העת Nano Technology.
