محققان با افزودن یک لایه جدید به ساختار سلول‌های خورشیدی حاوی چاه‌های کوانتومی، عملکرد آن‌ها را بهبود داده و بر برخی از محدودیت‌های موجود در مسیر طراحی این سلول‌ها غلبه کردند.
بهبود سلول‌های خورشیدی حاوی چاه‌های کوانتومی
پژوهشگران در سال‌های اخیر در سراسر جهان در تلاش برای تولید سلول‌های خورشیدی و سایر فناوری‌هایی هستند که می‌توانند از طریق منابع تجدیدپذیر انرژی الکتریکی تولید کنند، زیرا این امر می‌تواند باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای شود و در نتیجه به حفظ حیات در سیاره ما کمک کند. سلول‌های خورشیدی را می‌توان با استفاده از مواد مختلف از جمله سیلیسیم، مس یا نیمه‌هادی‌های دیگر ساخت.
مورد دیگری از مواد که ثابت شده پتانسیل بالایی برای ساخت سلول‌های خورشیدی دارند، پروسکیت‌ها، مواد معدنی اکسید تیتانیوم کلسیم هستند که می‌توانند از پوسته زمین در مناطق خاص جغرافیایی استخراج شوند.
این پروسکیت‌ها شامل پروسکیت‌های دو بعدی Ruddlesden-Popper (RP) هستند که دارای ساختاری منحصر به‌فرد بوده و می‌توانند پایداری محیطی و خصوصیات اپتوالکترونیکی دستگاه را افزایش دهند، بدون اینکه به‌طور قابل توجهی کارایی آن را به خطر بی‌اندازند.
به‌طور کلی، پروسکیت‌های دو بعدی RP دارای چاه کوانتومی (QW) چندگانه با توزیع پهنای تصادفی هستند که می‌تواند ثبات ترمودینامیکی محلول‌های پروسکیتی را مختل کند.
محققان دانشگاه نانجینگ تک و چند موسسه تحقیقاتی چینی، به‌تازگی سلول‌های خورشیدی را با استفاده از پروسکیت‌های لایه‌ای دو بعدی RP با چاه کوانتومی خالص فاز و پهنای یکسان تولید کردند.
نتایج یافته‌های محققان این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Nature Energy به چاپ رسیده است و این نتایج می‌تواند به افزایش بازده سلول‌های خورشیدی کمک کند.
محققان در مقاله خود نوشتند: «ما چاه‌های کوانتومی خالص فاز با پهنای یکسان را تولید کردیم و برای این کار نمک مذاب استات n-بوتیلامین، به‌جای یدید هالید رایج یدید n-بوتیلامین به کار گرفته شد. با توجه به کوردیناسیون یونی قوی بین استات n-بوتیلامین و چارچوب پروسکیت، می‌توان ژلی با توزیع فاز یکنواخت ایجاد کرد.»
تفاوت اصلی بین سلول‌های خورشیدی طراحی شده توسط این تیم تحقیقاتی با سایر سلول‌های مشابه ساخته شده در گذشته این است که لایه‌ای از نمک ذوب‌کننده استات n-بوتیلامین است که یدید n-بوتیلامین می‌شود.
در یک سری آزمایش‌های اولیه، محققان دریافتند که سلول‌های خورشیدی ایجاد شده دارای بازدهی تبدیل انرژی ۲۵/۱۶ و ولتاژ ۳۱/۱ ولت هستند.
نتایج کار محققان نشان می‌دهد که محدودیت‌های مرتبط با چاه‌های کوانتومی سلول‌های خورشیدی مبتنی بر پروسکایت RP که قبلاً توسعه یافته‌اند، می‌توانند با قرار دادن یک لایه جدا کننده نمک مذاب برطرف شوند.
