افزایش کارایی پیل خورشیدی با نانومیله اکسید تیتانیوم

محققان یک تیم تحقیقات بین المللی از مالزی و ایتالیا موفق به افزایش کارایی و طول عمر پیل‌های خورشیدی پروسکیت با استفاده از نانومیله‌هایی از جنس اکسید تیتانیوم شدند. پایداری این پیل‌ها بعد از 2500 ساعت ماندن در قفسه تغییری نمی‌کند.

پیل‌های خورشیدی یکی از گزینه‌های مناسب برای تولید انرژی پاک از نور خورشید هستند. در حال حاضر از سیلیکون و لایه‌های نازک برای ساخت این پیل‌ها استفاده می‌شود و صنایع این حوزه در حال تلاش برای کاهش قیمت این پیل‌ها هستند. با این حال هنوز قیمت این پیل‌ها نسبت به سوخت‌های فسیلی قابل رقابت نیست.
تولید و توسعه پیل‌های خورشیدی پروسکیت اولین بار در سال 2009 گزارش شد که تا کنون کارایی آنها به 20.1 درصد رسیده است. این پیل‌ها می‌توانند گزینه مناسبی برای تولید انرژی با هزینه پایین باشد. دلیل این امر سهولت تولید آنها از فاز سیال است. پاشنه آشیل این پیل‌ها، پایداری انها است.
اخیرا یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه پاهانگ مالزی با همکاری محققانی از دانشگاه رم روی توسعه این پیل‌ها متمرکز شده‌اند. این گروه تحقیقات بین‌المللی موفق به ساخت اولین ماژول خورشیدی پروسکیت حاوی نانومیله شدند. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Vertical TiO2 Nanorods as a Medium for Stable and High-Efficiency Perovskite Solar Modules منتشر شده است.
علاوه بر کارایی بالای این ماژول‌های خورشیدی پروسکیتی، طول عمر آنها بهبود یافته است. در واقع استفاده از نانوساختارها موجب افزایش پایداری این پیل‌ها می شود. در میان سه نوع مختلف از لایه‌های انتقال بار که در این پیل‌ها مورد استفاده قرار گرفته، آنهایی که دارای نانومیله هستند بعد از 2500 ساعت نگهداری در قفسه، کارایی اولیه خود را حفظ کرده است. این روش (نگهداری در قفسه) یک دستورالعمل رایج برای بررسی طول عمر پیل‌های خورشیدی است.
نتایج تست‌های انجام شده نشان داد که در پیل‌های حاوی نانوذرات اکسید تیتانیوم رایج دستگاه بعد از انجام آزمون 60 درصد کارایی اولیه خود را داشت و در پیل‌هایی که از لایه اکسید تیتانیوم استفاده شده بود تنها 5 درصد کارایی اولیه حفظ شده بود. دلیل بالاتر بودن پایداری در نانومیله‌ها، طبیعت حفره‌دار این ترکیبات است.
محققان این پروژه معتقداند که علارغم تحقیقات 15 ساله روی این نانومیله‌ها، هنوز استفاده از آنها در مقیاس آزمایشگاهی است.