پنل‌های خورشیدی کاربردی‌تر می شوند

به گزارش گروه بین الملل زیست نیوز، امروزه، مشاهده پنل‌های خورشیدی در هر مکانی از سقف پشت بام‌ها تا پارکینگ‌های عمومی و حتی درخت کریسمس مساله‌ای غیر عادی محسوب نمی شود. اما انعطاف‌ناپذیری و سنگینی پنل‌های خورشیدی اغلب موجب محدودیت کاربردهایشان می شود. خوشبختانه، پژوهشگران دانشگاه استنفورد، پنل‌هایی انعطاف‌پذیر و مشابه عکس برگردان را تولید کرده‌اند که می توانند همانند برچسب به هر سطحی از کاغذ تا شیشه پنجره متصل شوند.

بر خلاف سلول‌های خورشیدی لایه نازک استاندارد، سلول‌های خورشیدی جدید نیازی به هیچ گونه ساخت برای بستر حامل نهایی ندارد. این دستاوردی به مراتب شگفت انگیزتر از آنچه که در ابتدا تصور می شد، محسوب می شود. در حقیقت، از طریق فرآیند جدید تمام چالش‌های استفاده از سلول‌های خورشیدی روی مواد غیر متعارف برطرف شده و کاربردهای فناوری خورشیدی به طور قابل توجهی گسترش می یابد.

به گفته "چی هوان لی"، مولف ارشد مطالعه اخیر، سلول‌های فتوولتائیک لایه نازک در حالت عادی روی سیلیکون سخت و لایه‌های شیشه‌ای ثابت می شوند که تا حد زیادی موارد استفاده از آنها را محدود می کند. در شرایطی که توسعه سلول‌های خورشیدی لایه نازک وعده افزایش انعطاف‌ پذیری در این فناوری را داده بود، اما دانشمندان در نهایت دریافتند که استفاده از بسترهای جایگزین بسیار مشکل خواهد بود.

بر همین اساس، پژوهشگران دانشگاه استنفورد توسعه فرآیند "کندن و چسباندن" (Peel-and-Stick) که انعطاف‌ پذیری و قدرت اتصال بالقوه به هر سطحی را به سلول‌های خورشیدی لایه نازک می دهد دنبال کرده و محصول آنها به کاهش وزن و هزینه‌های کلی نیز منجر شده است. دانشمندان با استفاده از این فرآیند، سلول‌های خورشیدی لایه نازک را به کاغذ، پلاستیک، شیشه پنجره و ... متصل کرده‌اند. این در شرایطی است که از کارایی سلول‌های خورشیدی اصلی کاسته نشده و این دستاوردی چشمگیر محسوب می شود.

فرآیند جدید شامل سیلیکونی منحصر به فرد، دی اکسید سیلیکون، و ساندویچ فلز می شود. در ابتدا لایه 300 نانومتری نیکل روی ویفر دی اکسید سیلیکون قرار می گیرد. سپس، سلول‌های خورشیدی لایه نازک با استفاده از تکنیک‌های استاندارد ساخت، روی لایه نیکل قرار می گیرند و با لایه‌ای از پلیمر محافظ پوشیده می شوند. پس از آن، یک نوار چسب حرارتی به بالای سلول‌های خورشیدی لایه نازک متصل می شود تا فرآیند تولید آنها تکمیل شده و آماده اتصال به بستر جدید باشند.

در این حالت، سلول خورشیدی آماده جدا شدن از ویفر سیلیکونی است. برای جدا کردن آن، ویفر سیلیکونی را در آبی با دمای اتاق قرار داده و لبه‌های چسب حرارتی به آرامی جدا می شوند. بدین ترتیب آب بین رابط نیکل و دی اکسید سیلیکون نفوذ می کند. سلول حرارتی از بستر سخت خود جدا شده، اما همچنان به چسب حرارتی متصل است. سپس، چسب حرارتی و سلول خورشیدی را برای چند ثانیه تا دمای 90 درجه سانتیگراد حرارت داده و اکنون سلول خورشیدی تقریبا قابلیت اتصال به هر سطحی را دارد. در نهایت، چسب حرارتی جدا شده و سلول خورشیدی به بستر مورد نظر متصل می شود.

کندن و چسباندن، فرآیندی سالم و کاربردی محسوب می شود. هیچ ضایعاتی از آن بر جای نمی ماند. ویفر سیلیکونی پس از جدا شدن قابلیت استفاده مجدد را دارد. اگرچه تا پیش از این ساخت سلول‌های خورشیدی لایه نازک انجام شده بود، اما تلاش‌های صورت گرفته نیازمند تغییر مواد و فرآیندهای ساخت موجود بودند. در شیوه جدید نیازی به تغییر در فرآیندها یا تجهیزات و مواد نبوده و این مساله قابلیت تجاری شدن آن را افزایش می دهد.

این در شرایطی است که تیم پژوهشی دانشگاه استنفورد معتقد است فناوری کندن و چسباندن به طور خاص محدود به سلول‌های خورشیدی لایه نازک نمی شود و می توان از آن در لوازم الکترونیکی لایه نازک مانند مدارهای چاپی، ترانزیستورهای فوق نازک و ال‌سی‌دی‌ها نیز استفاده کرد.