همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: گروهی از پژوهشگران آمریکایی با معرفی و بررسی دقیق ماده‌ای نوین به نام «پروسکایت کالکوژنی» نشان داده‌اند که شاید راه‌حل این چالش‌ها، در دل فناوری نانویی نهفته باشد. اما در جست‌وجوی جهانی برای انرژی‌های پاک و کارآمد، دانشمندان به ماده‌ای تازه چشم دوخته‌اند که شاید بتواند راه پرهزینه و پرسم سیلیکون را پشت سر بگذارد. ماده‌ای به نام «پروسکایت کالکوژنی» که نوید آینده‌ای سبزتر را می‌دهد.
سازوکاری تازه برای تبدیل حرارت خورشید به برق
دانشمندان با بررسی ماده‌ای نوظهور به نام CaZrSe۳ از خانواده «پروسکایت‌های کالکوژنی»، نه‌تنها سازوکاری تازه برای تبدیل حرارت خورشید به برق یافته‌اند، بلکه راهی برای بهینه‌سازی و کنترل خواص این ماده در سطح نانو نیز کشف کرده‌اند و این یعنی گامی مهم به‌سوی ساخت سلول‌هایی ارزان‌تر، کارآمدتر و کم‌خطرتر برای سلامت انسان و محیط‌زیست.
گام مهم در تکامل سلول‌های خورشیدی
در حال حاضر، اکثر سلول‌های خورشیدی از سیلیکون ساخته می‌شوند. اگرچه این ماده عملکرد خوبی دارد، اما فرایند پردازش آن نه‌تنها هزینه‌بر است، بلکه با پیامدهای زیست‌محیطی و انسانی همراه است. درعین‌حال، بازدهی بیشتر این سلول‌ها هنوز به‌ندرت از ۳۰ درصد فراتر می‌رود. اینجاست که پروسکایت کالکوژنی CaZrSe۳ وارد صحنه می‌شود؛ ماده‌ای با خواص نوری و الکتریکی منحصربه‌فرد که به گفته محققان می‌تواند بازدهی بالا را بدون مسمومیت و آلودگی به ارمغان آورد.
کشفی از دل محاسبات کوانتومی
دکتر گنیش بالاسوبرامانیان، استادیار مهندسی مکانیک در دانشگاه لیهای آمریکا، به همراه دو پژوهشگر دیگر با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته محاسباتی، ساختار الکترونی و شبکه‌ای این ماده را بررسی کرده‌اند. نتیجه این بررسی‌ها نه‌تنها تأییدکننده قابلیت بالای این ماده در تبدیل انرژی خورشیدی است، بلکه نشان می‌دهد این خواص قابل «تنظیم‌پذیری» هستند؛ یعنی می‌توان آنها را بهینه‌سازی و کنترل کرد.
بیشتر بخوانید :
معجزه‌ای در مقیاس نانو
یافته‌های تیم پژوهشی که در نشریه معتبر NPJ Computational Materials منتشر شده، به ویژگی چشمگیری اشاره می‌کند: رسانایی گرمایی بسیار پایین این ماده که به افزایش چشمگیر راندمان ترموالکتریک آن می‌انجامد. این ویژگی موجب می‌شود تا انرژی حرارتی ناشی از تابش خورشید با تلفات اندک به برق تبدیل شود. در کنار این، پژوهش‌های مکمل منتشرشده در نشریه Advanced Theory and Simulations نیز بر نقش دوپینگ و ناهمسانگردی در بهینه‌سازی خواص الکترونی این ماده تأکید دارد.
خورشیدی ارزان، پاک و پایدار
دکتر بالاسوبرامانیان می‌گوید: این مواد می‌توانند نقشی حیاتی در بازیابی گرمای هدررفته و تبدیل آن به برق ایفا کنند. همچنین می‌توان از آنها در فناوری‌های نوین سلول‌های خورشیدی بهره برد. قابلیت تنظیم‌پذیری این ماده در سطح نانو نیز امیدواری‌هایی برای توسعه روش‌های تولید صنعتی، با هزینه کمتر و بازدهی بالاتر ایجاد کرده است.
امیدی نو برای آینده سبز زمین
کشف و بررسی دقیق ماده‌ای همچون پروسکایت کالکوژنی، گامی مهم در جهت توسعه نسل جدید سلول‌های خورشیدی است؛ سلول‌هایی که شاید روزی جایگزین کامل سیلیکون شوند و انرژی پاک و پایداری را بدون آسیب به محیط‌زیست در اختیار جهانیان قرار دهند. در دورانی که تغییرات اقلیمی بیش از هر زمان دیگر ما را به استفاده از فناوری‌های سبز فرامی‌خواند، چنین دستاوردهایی می‌توانند سرآغاز تحولی بزرگ باشند.
