پژوهشگران کالج دانشگاهی لندن (UCL) با همکاری دکتر مجتبی عبدی جالبی، دانشمند ایرانی، موفق به توسعه نوعی سلول خورشیدی پیشرفته شده‌اند که قادر است انرژی نور داخلی را با راندمان بالا جذب و تبدیل کند. این فناوری نوین می‌تواند تحولی بزرگ در تأمین انرژی دستگاه‌های هوشمند و متصل به اینترنت ایجاد کند و وابستگی به باتری‌های قابل تعویض را به‌طور چشمگیری کاهش دهد.
چالش جهانی تأمین انرژی برای میلیاردها دستگاه متصل
با پیش‌بینی اتصال بیش از ۵۰۰ میلیارد دستگاه به اینترنت تا سال ۲۰۳۰، یکی از چالش‌های مهم، تأمین انرژی پایدار برای این حجم عظیم از تجهیزات الکترونیکی است. حسگرهای هوشمند، گجت‌های بی‌سیم و رایانه‌های کوچک نیازمند منابع انرژی هستند که بدون نیاز به تعویض مکرر باتری، بتوانند به‌طور مداوم فعالیت کنند.
فناوری پروسکایت با پهنای باند وسیع؛ راهکاری برای نور داخلی
سلول‌های خورشیدی جدید بر پایه فناوری «پروسکایت‌های با پهنای باند وسیع» طراحی شده‌اند. برخلاف پنل‌های سیلیکونی سنتی که برای فضای باز مناسب‌اند، این سلول‌ها برای جذب انرژی از منابع روشنایی داخلی مانند لامپ‌های LED و فلورسنت بهینه‌سازی شده‌اند. در آزمایش‌ها، این سلول‌ها توانستند با بازده تبدیل توان داخلی (iPCE) معادل ۳۷.۶ درصد، عملکردی بی‌سابقه در جذب نور محیطی از خود نشان دهند.
نوآوری در مونتاژ سلول‌ها با عملیات غیرفعال‌سازی سه‌گانه
هسته اصلی این پیشرفت، استفاده از استراتژی مونتاژ مجدد با «عملیات غیرفعال‌سازی سه‌گانه» (TPT) است. این روش با بهره‌گیری از سه ترکیب شیمیایی، نقص‌های سطحی و تغییرات ناشی از تابش نور را کاهش داده و موجب افزایش چشمگیر بازده سلول‌ها شده است. نتیجه این فرآیند، بهبود چهار برابری در توانایی بازتاب نور و کاهش هدررفت انرژی است.
دوام بالا در شرایط واقعی
سلول‌های خورشیدی جدید در آزمایش‌های پایداری، توانستند پس از بیش از چهار ماه و حدود ۳۲۰۰ ساعت عملکرد، ۹۲ درصد از بازده اولیه خود را حفظ کنند. حتی در شرایط سخت‌تر، این میزان به ۷۶ درصد رسید. این دوام بالا نشان‌دهنده مقاومت سلول‌ها در برابر فرآیند تخریبی «تفکیک فاز هالید» است که معمولاً عملکرد سلول‌های خورشیدی را در طول زمان کاهش می‌دهد.
کاربردهای گسترده در خانه‌ها و محیط‌های صنعتی
این فناوری می‌تواند نحوه عملکرد دستگاه‌های هوشمند در محیط‌های داخلی را متحول کند. حسگرهای امنیتی، ترموستات‌های هوشمند، کلیدهای دیجیتال و مانیتورهای محیطی می‌توانند با استفاده از این سلول‌ها، بدون نیاز به تعویض باتری، به‌طور مداوم با نور محیطی کار کنند. تنها چند سانتی‌متر مربع از این سلول‌ها قادر است انرژی کافی برای یک دستگاه کم‌مصرف را تأمین کند.
اظهارات دانشمند ایرانی و چشم‌انداز تجاری
دکتر مجتبی عبدی جالبی، دانشیار مؤسسه کشف مواد در کالج دانشگاهی لندن و نویسنده ارشد این مطالعه، در بیانیه‌ای اعلام کرد: «سلول‌های خورشیدی پروسکایت ما، انرژی بیشتری نسبت به نمونه‌های تجاری جذب می‌کنند و دوام بالاتری دارند. این فناوری می‌تواند مسیر را برای تولید دستگاه‌هایی هموار کند که با نور محیطی تغذیه می‌شوند.»
وی افزود: «در حال حاضر در حال مذاکره با شرکای صنعتی برای بررسی راهکارهای افزایش مقیاس تولید و ورود به بازار تجاری هستیم.»
مزیت‌های تولید و کاهش هزینه‌ها
سلول‌های پروسکایت را می‌توان با فرآیندهای ساده‌تر و در دماهای پایین‌تر تولید کرد که هزینه ساخت آن‌ها را نسبت به پنل‌های سیلیکونی کاهش می‌دهد. این ویژگی، امکان تولید انبوه و مقرون‌به‌صرفه را فراهم می‌کند و گامی مهم در مسیر توسعه فناوری‌های انرژی سبز محسوب می‌شود.
این دستاورد علمی در مجله معتبر Advanced Functional Materials منتشر شده و می‌تواند نقطه‌عطفی در مسیر تحقق اینترنت اشیاء بدون وابستگی به باتری باشد.
