پژوهش‌های جدید در حوزه فناوری سلول‌های خورشیدی سه‌اتصاله (Triple-Junction)، گام بلندی را در جهت غلبه بر چالش‌های بازدهی و پایداری این سلول‌ها برداشته است. اگرچه سلول‌های سه‌اتصاله از نظر تئوری می‌توانند بازدهی بالاتری نسبت به نمونه‌های تک‌اتصاله و دواتصاله داشته باشند، اما تاکنون عملکرد عملی دستگاه‌های مبتنی بر perovskite–perovskite–silicon هم از نظر محدودیت‌های تئوریک و هم از نظر اهداف تجاری ناامیدکننده بوده است.
راه‌حل نوین برای غلبه بر ناپایداری سطوح
برای حل مشکل ناپایداری در اتصال perovskite بالایی، محققان از یک روش اصلاح سطح با استفاده از «پیپرازین-۱،۴-دییوم کلراید» بهره برده‌اند. این جایگزین مناسبی برای لیتیم فلوراید ناپایدار است و توانسته است مشکلات مربوط به نقص‌های سطحی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
بهینه‌سازی اتصال با نانوذرات طلا
در بخش دیگری از این نوآوری، برای ایجاد رابط بهینه بین اتصال‌های perovskite میانی و بالایی، اندازه نانوذرات طلا که بر روی لایه اکسید قلع قرار می‌گیرند به دقت بهینه‌سازی شده است. این امر موجب ایجاد تماس اُهمی مناسب با حداقل تلفات نوری شده است.
دستیابی به رکوردهای جدید در بازدهی
با به کارگیری این راهکارها، سلول نمونه ۱ سانتیمتر مربعی به بازدهی ۲۷/۰۶ درصد در شرایط اسکن معکوس با ولتاژ مدار باز ۳/۱۶ ولت دست یافته است. این نتایج توسط مرجع سوم تأیید شده‌اند. در مقیاس بزرگ‌تر، نمونه ۱۶ سانتیمتر مربعی نیز بازدهی ۲۳/۳ درصدی را در شرایط کار ماندگار ثبت کرده است.
افزایش چشمگیر پایداری و طول عمر
علاوه بر بهبود بازدهی، طول عمر دستگاه نیز با حذف متیل‌آمونیوم و incorporation روبیدیم در ساختار perovskite همراه با لایه سطحی پیپرازین-۱،۴-دییوم کلراید به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. یک سلول ۱ سانتیمتر مربعی کپسوله‌شده پس از ۴۰۷ ساعت کار در حداکثر نقطه توان، ۹۵ درصد از بازدهی اولیه خود را حفظ کرده و همچنین آزمون چرخه حرارتی IEC 61215 را با موفقیت پشت سر گذاشته است.
چشم‌انداز صنعت سلول‌های خورشیدی
این دستاوردها نشان‌دهنده پیشرفت‌های قابل توجه در مسیر دستیابی به سلول‌های خورشیدی سه‌اتصاله perovskite–perovskite–silicon کارآمد و پایدار است. با ادامه این روند، می‌توان امیدوار بود که در آینده نزدیک شاهد حضور تجاری این فناوری در بازار انرژی خورشیدی باشیم.
کاربردهای بالقوه در صنعت انرژی
این پیشرفت‌ها می‌تواند تحول بزرگی در صنعت انرژی خورشیدی ایجاد کند، چرا که سلول‌های سه‌اتصاله می‌توانند با بازدهی بالاتر، هزینه تولید برق را کاهش داده و فضاهای کمتری را برای نصب نیاز داشته باشند. این ویژگی به ویژه برای کاربردهای بزرگ‌مقیاس و نیروگاه‌های خورشیدی حائز اهمیت است.
منبع:
https://www.nature.com/articles/s41565-025-02015-x
