پيام نفت -رسانه خبري تحليلي نفت، گاز و انرژي : ساخت آزمايشگاهي نسل‌هاي جديد سلول‌هاي خورشيدي با طول عمر و پايداري بيشتر
شنبه، 11 دی 1400 - 05:12 کد خبر:48364
پيام نفت:

 
ساخت آزمايشگاهي نسل‌هاي جديد سلول‌هاي خورشيدي با طول عمر و پايداري بيشتر
عكس دريافتي و تزييني است

استاد دانشكده فيزيك دانشكدگان علوم دانشگاه تهران از ساخت آزمايشگاهي سلول‌هاي خورشيدي با طول عمر و پايداري بيشتر، تكرارپذيري و عملكرد بهتر خبر داد و گفت: مي‌كوشيم اين نمونه از سلول‌هاي خورشيدي قابل رقابت با سلول‌هاي نسل اوليه و قابل عرضه به بازار باشند.

دكتر ياسر عبدي در گفت‌وگو با ايسنا، با بيان اين‌كه كار ما عمدتاً آزمايشي و كاربردي است، اظهار كرد: علاوه‌بر مطالعات فيزيكي، تئوري و نظري كه روي سلول‌هايي كه مي‌سازيم انجام مي‌دهيم، بازدهي آن‌ها را نيز اندازه‌گيري، طول عمر آن‌ها را رصد و عوامل موثر در ناپايداري و عوامل موثر بر بهبود عملكرد آن‌ها را بررسي مي‌كنيم، هم‌اكنون اين سلول‌ها به‌صورت سلول‌هاي آزمايشگاهي در آزمايشگاه ساخته مي‌شوند.

اين فعال حوزه سلول‌هاي خورشيدي با بيان اين‌كه اين سلول‌ها در دنيا هنوز به آن حد مطلوب پايداري نرسيده‌اند كه بتوانند وارد بازار شوند، افزود: البته ما هم از اين قاعده مستثنا نيستيم. مي‌كوشيم كه بتوانيم طول عمر، پايداري، تكرارپذيري و عملكرد آن‌ها را به حدي زياد كنيم كه قابل رقابت با سلول‌هاي نسل اوليه و قابل عرضه به بازار باشند.

تشريح علمي نحوه توليد برق از انرژي خورشيدي

استاد دانشكده فيزيك دانشكدگان علوم دانشگاه تهران در تشريح علمي نحوه توليد برق از انرژي خورشيدي با بيان اين‌كه نانوالكترونيك سلول‌هاي خورشيدي به خصوص سلول‌هاي خورشيدي نسل جديد بر پايه نانوساختار به رشته فيزيك و به صورت تخصصي‌تر  نانوفيزيك و فيزيك ادوات مربوط است، ادامه داد: ما با استفاده از نانوساختارهاي متعدد بلورهاي متعدد به لحاظ فيزيكي توليد انرژي الكتريكي يا نيروي الكتريكي از انرژي خورشيدي را بهينه مي‌كنيم.

دكتر عبدي درباره فرآيندي كه در سلول خورشيدي براي توليد انرژي يا برق اتفاق مي‌افتد، توضيح داد: در سلول‌هاي فتوولتائيك نور به يك قطعه‌ رسانا يا قطعه‌اي نانوساختار مي‌تابد كه به‌صورت نامتجانس به لحاظ الكتريكي در كنار هم قرار گرفته‌اند و تابش نور يا فوتون‌ها به توليد الكترون حفره منجر مي‌شود.

وي افزود: الكترون حفره‌هاي توليدشده همان بارهاي مثبت، منفي هستند كه قرار است براي ما برق توليد كنند. براي اين‌كه طول عمر اين‌ها افزايش پيدا كند، بايد از يكديگر جدا شوند. پس از اين‌كه از هم جدا ‌شدند، الكترون‌ها و حفره‌هايي كه بارهاي مثبت دارند، بايد به سمت الكترون‌هاي مثبت و منفي بروند و براي ما برق توليد كنند.

استاد دانشكده فيزيك دانشكدگان علوم دانشگاه تهران خاطرنشان كرد: حركت الكترون‌ها به سمت الكترودها هم بايد به‌نحوي مهندسي شود كه الكترون‌ها پيش از رسيدن به الكترود مربوط به خود از بين نروند. بنابراين، براي افزايش بازدهي يك سلول خورشيدي ما بايد بتوانيم درصد زيادي از نور خورشيد را اولاً جذب كنيم كه درصد زيادي از فوتون‌ها بتوانند به الكترون و حفره تبديل شوند و درصد زيادي از الكترون حفره‌ها بتوانند از هم جدا شوند و درصد زيادي از الكترون و حفره‌هايي كه از هم جدا شده‌اند، بتوانند ترابرد موفقيت‌آميزي به سمت الكترودهاي مربوط‌ به خود داشته باشند تا در نهايت ضرب همه اين‌ها بتواند بازدهي مطلوب به ما بدهد. در واقع از اين دانش استفاده مي‌كنيم تا افزايش بازدهي در سلول‌هاي خورشيدي را براي مواد مختلف نانوساختار فراهم كنيم.

دكتر عبدي با بيان اين‌كه هزينه توليد سلول خورشيدي خيلي بالا نيست، گفت: البته ايجاد زيرساخت‌هاي مورد نياز در حوزه انرژي و ساخت نيروگاه‌هاي خورشيدي، بادي، آبي، گازي و سوخت‌هاي ديگر، به سرمايه‌گذاري نياز دارد. اغلب به اين ترتيب كه براي توليد سلول‌هاي خورشيدي ابتدا يك سرمايه‌گذاري اوليه انجام مي‌شود. طول عمر نيروگاه توليد سلول‌هاي خورشيدي متوسط ۱۰ تا ۱۵ سال است و حالا بايد اين‌طور سنجيد كه وقتي نيروگاه ساخته مي‌شود، سلول خورشيدي با همان هزينه اوليه قرار است ۱۰ تا  ۱۵ سال انرژي توليد كند و اين مقرون به‌صرفه است.

وي تصريح كرد: بايد بكوشيم هزينه ساخت اوليه نيروگاه خورشيدي را كاهش دهيم. استفاده از اين انرژي در كشورهايي مانند كشور ما كه از انرژي آفتابي خوبي برخوردار است و در اغلب روزهاي سال تابش خورشيد را دارد، به‌صرفه است.

استاد دانشكده فيزيك دانشكدگان علوم دانشگاه تهران افزود: البته اگر بخواهيم برقي را كه به‌صورت يارانه‌اي در اختيار مردم قرار مي‌گيرد، در نظر بگيريم، ممكن است خيلي به‌صرفه نباشد، اما اگر يارانه را از برق‌ حذف كنيم، نه تنها براي دولت‌ها، بلكه براي مردم هم خيلي به‌صرفه خواهد بود كه به سمت نسل اول سلول‌هاي خورشيدي(سيليكوني) بروند. اين موضوع  از اين جهت قابل طرح است كه هرچند اين سلول‌هاي نسل جديد هنوز كاملاً وارد بازار نشده‌اند، اما سلول‌هايي هستند كه با هزينه‌هاي خيلي كمتر و قابليت‌هاي بيشتر ساخته مي‌شوند. بنابراين در آينده نه‌چندان دور نسل‌هاي جديدي از سلول‌هاي خورشيدي را خواهيم داشت كه نه‌ تنها به صرفه، بلكه به‌شدت قابل رقابت با ساير انواع توليد انرژي خواهند بود.

دكتر عبدي با بيان اين‌كه براي افزايش بازدهي‌ سلول‌هاي خورشيدي نسل اول كه سيليكوني بودند روش‌هايي وجود داشت، افزود: سال‌ها دانشمندان روي آن كار كردند و به بازدهي‌هاي بيش از ۳۰ درصد رسيدند كه عملاً متوقف شد.

ايجاد نسل‌هاي دوم و سوم سلول‌هاي خورشيدي بر مبناي نانوساختار

وي با بيان اين‌كه براي سلول‌هاي نسل اول بازدهي بيشتر از اين حتي به‌لحاظ تئوري قابل تصور نيست، خاطرنشان كرد: از همين‌رو نسل‌هاي جديدتر سلول خورشيدي، يعني نسل دوم و سوم پديد آمدند. در نسل سوم، سلول‌ها بر مبناي نانوساختار بودند و پيش‌بيني مي‌شود بازدهي آن‌ها تا بيش از۷۰ درصد هم بالا برود.

استاد دانشكده فيزيك دانشكدگان علوم دانشگاه تهران افزود: روش‌هاي متعددي هم براي افزايش بازدهي آن‌ها وجود دارد. البته مسأله فقط بازدهي سلول‌هاي خورشيدي نيست، بلكه طول عمر، آلاينده نبودن موادي كه در سلول‌هاي خورشيدي به كار مي‌رود، پايداري در برابر رطوبت و دما هم اهميت فراواني دارد.

ايران در توليد صنعتي سلول‌هاي خورشيدي عقب‌تر از ديگر كشورها

دكتر عبدي تصريح كرد: امروزه دانشمندان مطالعات بسياري روي اين مسأله انجام داده‌اند. در ايران نيز فعاليت‌هاي بسياري در اين حوزه انجام شده و هنوز هم در حال پژوهش هستيم. در ايران، تحقيقات بسياري در حوزه توليد سلول‌هاي خورشيدي و مطالعات بر پايه آن داريم، اما در صنعت به دليل اين‌كه در خصوص سلول‌هاي نسل اول خيلي فعال نبوديم، به لحاظ توليد صنعتي از كشورهاي ديگر دنيا عقب‌تر هستيم، اما با پيشرفت‌هايي كه در سلول‌هاي نسل جديد حاصل مي‌شود، با پيدا كردن راهي براي ورود به بازار و تكامل سلول‌هاي نسل جديد در سطح دنيا مي‌توان انتظار داشت كه اين صنعت در كشور ما هم پيشرو شود.

وي خاطرنشان كرد: اما هنوز در توليد در صنعت كاري انجام نمي‌شود. البته شركت‌هايي هستند كه پنل‌هاي خورشيدي را خريداري و اسمبل و در ساخت نيروگاه‌ها از آن استفاده مي‌كنند. با وجود اين‌كه سلول‌هاي نسل اول بر پايه سيليكوني پيچيدگي زيادي ندارند، ما هنوز نتوانستيم در كشور سلول خورشيدي بسازيم. اميد مي‌رود در ايران بتوان روي سلول‌هاي نسل جديد تمركز كرد و آن را به توليد انبوه رساند.

استاد دانشكده فيزيك دانشكدگان علوم دانشگاه تهران گفت: اگر سياست تخصيص يارانه به انرژي برق را حذف كنيم و دولت‌ها براي تأمين برق به استفاده از انرژي خورشيدي موظف باشند، مي‌توان از اين انرژي استفاده كرد.

دكتر عبدي ادامه داد: دولت‌هاي ما متأسفانه علاوه‌بر هزينه‌هاي توليد روزانه برق هزينه‌هاي انتقال را هم متحمل مي‌شوند، يعني نيروگاهي را در بخشي از كشور ايجاد مي‌كنيم، سپس اين انرژي بايد به يك شهر يا منطقه ديگر منتقل شود، اين در حالي است كه با انرژي خورشيدي مي‌توانيم برق تمام روستاها، مناطق صعب‌العبور و مناطقي را كه جمعيت كمي دارند و انتقال برق به آن مناطق به صرفه نيست، به سادگي تأمين كنيم.

وي تصريح كرد: حتي عشاير ما كه در حال كوچ هستند، مي‌توانند از انرژي خورشيدي با نصب يكسري نيروگاه‌هاي سيار بهره‌مند شوند. بنابراين، اگر بپذيريم كه هزينه توليد برق در شرايط كنوني براي دولت‌ها خيلي بيشتر از انرژي خورشيدي است، حتماً كشور ما هم به آن سمت خواهد رفت كه بتواند به دانشمندان و مهندسان خود اعتماد كند. اميد مي‌رود بتوانيم در استفاده از اين انرژي پاك و تجديدپذير با توجه به اين‌كه منبع خوبي از آن را در كشور داريم، در توليد پيشگام باشيم.