Ֆոտովոլտային տեխնոլոգիայի շարունակական զարգացման ընթացքում, որպես ֆոտովոլտային տեխնոլոգիայի երրորդ սերնդի ներկայացուցիչ, խալկոգենիդային արևային մարտկոցները դարձել են գիտական հետազոտությունների և արդյունաբերության ուշադրության կենտրոնում՝ իրենց եզակի առավելությունների և մեծ ներուժի շնորհիվ: Վերջերս Նանկայի համալսարանի քիմիայի դպրոցի պրոֆեսոր Յուան Մինգջյանի գլխավորած հետազոտական խումբը մեծ առաջընթաց է գրանցել խալկոգենիդային արևային մարտկոցների հետազոտության մեջ, ինչը նոր կենսունակություն է հաղորդել այս ոլորտի զարգացմանը:
Քալկոգենիդային արևային մարտկոցների եզակի առավելությունները
Քալկոգենիդը նյութերի դաս է, որն ունի եզակի բյուրեղային կառուցվածք, որն ունի լայն կիրառություն նոր արևային մարտկոցներում և այլ կիսահաղորդչային սարքերում: Քալկոգենիդային արևային մարտկոցների այդքան մեծ ուշադրության պատճառը հիմնականում պայմանավորված է հետևյալ նշանակալի առավելություններով.
1. Ճկունություն և համատեղելիություն.Խալկոցիտային նյութը լավ ճկունություն ունի, կարող է պատրաստվել ճկուն մարտկոցների մեջ, ինչը հնարավորություն է տալիս այն կիրառել որոշ հատուկ կիրառման սցենարներում, ինչպիսիք են կրելի սարքերը, ճկուն էլեկտրոնային արտադրանքը և այլ ոլորտներում՝ զգալիորեն ընդլայնելով ֆոտովոլտային տեխնոլոգիայի կիրառման շրջանակը։
2. Մեծ տարածքի նախապատրաստման ներուժ.Համեմատած ավանդական սիլիցիումային արևային մարտկոցների հետ, քաղկոգենիդային արևային մարտկոցներն ունեն ակնհայտ առավելություններ մեծ մակերեսի վրա պատրաստման հարցում՝ լուծույթի մշակման և այլ ցածրարժեք պատրաստման մեթոդների միջոցով, որպեսզի ապահովեն մեծ մակերեսի վրա մարտկոցների արտադրություն, ինչը կարևոր է ֆոտովոլտային արդյունաբերության արժեքի կրճատման և ֆոտովոլտային տեխնոլոգիայի լայնածավալ կիրառումը խթանելու համար։
3. Բարձր տեսական փոխակերպման արդյունավետություն.Տեսականորեն, խալկոգենիդային արևային մարտկոցներն ունեն բարձր ֆոտովոլտային փոխակերպման արդյունավետություն, և դրանց տեսական սահմանային արդյունավետությունը համեմատելի է ավանդական սիլիցիումային արևային մարտկոցների արդյունավետության հետ։ Հետազոտությունների շարունակական խորացման հետ մեկտեղ, խալկոգենիդային արևային մարտկոցների իրական փոխակերպման արդյունավետությունը նույնպես բարելավվում է, ինչը ցույց է տալիս զարգացման մեծ ներուժ։
Քալկոգենիդային արևային մարտկոցների մարտահրավերը
Չնայած խալկոգենիդային արևային մարտկոցների բազմաթիվ առավելություններին, սակայն մինչև դրանց լայնածավալ առևտրային կիրառումը, դրանք դեռևս բախվում են մի շարք հիմնական խնդիրների, որոնք պետք է լուծվեն, որոնցում հատկապես ակնառու է կայունության խնդիրը.
1. Բարձր ջերմաստիճանի վատ կայունություն.Որպես մարտկոցի լույսը կլանող շերտ, խալկոգենիդային նյութի կայունությունը զգալիորեն կախված է արտաքին միջավայրի գործոններից: Բարձր արդյունավետությամբ խալկոգենիդային արևային մարտկոցների պատրաստման ժամանակ հաճախ անհրաժեշտ է լինում ապավինել ցնդող օրգանական ամինային աղերի հավելանյութերին՝ ֆիզիկական փուլը կայունացնելու և բյուրեղացումը կարգավորելու համար: Այնուամենայնիվ, այս հավելանյութը շատ հեշտ է քայքայվում բարձր ջերմաստիճաններում, ինչը հանգեցնում է կալցիտային թաղանթի քիմիական կազմի անհավասարակշռության, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է մարտկոցի կայունությունը բարձր ջերմաստիճանում շահագործման ժամանակ, ինչը դարձել է դրա լայնածավալ առևտրային կիրառումը սահմանափակող հիմնական խոչընդոտներից մեկը:
2. Երկարաժամկետ անբավարար կայունություն։Բարձր ջերմաստիճանային կայունությունից բացի, խալկոգենիդային արևային մարտկոցները երկարատև օգտագործման գործընթացում բախվում են նաև նյութի ծերացման, լույսի մարման և այլ գործոնների, որոնք հանգեցնում են կատարողականի վատթարացման, ինչը որոշակիորեն ազդում է նաև դրանց առևտրային կիրառման իրագործելիության և հուսալիության վրա։
Վերջին հետազոտությունների առաջընթացներն ու նվաճումները
Բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում քաղկոգենիդային արևային մարտկոցների վատ գործառնական կայունության խնդիրը լուծելու նպատակով, Նանկայի համալսարանի քիմիայի դպրոցի պրոֆեսոր Յուան Մինգջյանը գլխավորեց հետազոտական խումբը՝ բարձր մակարդակի միջազգային համագործակցային հետազոտություններ իրականացնելու համար, և հասավ ուշագրավ արդյունքների.
1. Նոր նախապատրաստական ռազմավարության մշակում.Հետազոտական խումբը, համադրելով տեսական կանխատեսումները, հաջողությամբ մշակել է ավելի բարձր ջերմային կայունությամբ համաձուլվածքային քաղկոգենիդի պատրաստման ռազմավարություն։ Այս ռազմավարությունը լիովին լուծում է քաղկոգենիդային թաղանթների ցեզիումի մեթամիդային բաղադրիչի անհամասեռության խնդիրը և հիմնարար կերպով բարելավում է քաղկոգենիդային նյութերի կայունությունը։
2. Բարձր արդյունավետության և բարձր կայունության համադրություն.Այս ռազմավարությամբ պատրաստված խալկոգենիդային արևային մարտկոցները ցույց են տվել համաշխարհային մակարդակի էներգիայի փոխակերպման արդյունավետություն և բարձր ջերմաստիճանային կայունություն: Այս նվաճումը ոչ միայն ամուր տեխնիկական հիմք է ստեղծում խալկոգենիդային արևային մարտկոցների կայունության բարելավման համար, այլև լայն հեռանկար է բացում ֆոտովոլտային տեխնոլոգիայի հետագա գործնականացման և առևտրայնացման համար:
3. Արդյունքների հրապարակումը և նշանակությունը.Սեպտեմբերի 30-ի երեկոյան Nature-ը հրապարակեց հետազոտության արդյունքները՝ «Բարձր ջերմային կայունությամբ քալկոգենիդային արևային մարտկոցների ցեզիումի ամիդինային բաղադրիչը» վերնագրով: Այս հետազոտությունը հեռահար նշանակություն ունի համաշխարհային էներգետիկ կառուցվածքի կանաչ վերափոխման խթանման համար և նշանավորում է ֆոտովոլտային տեխնոլոգիայի նոր սերնդի մեջ մեծ առաջընթաց:
Ապագա զարգացման հեռանկարներ
Այս հետազոտական արդյունքի ձեռքբերումով ավելի պայծառացավ կալցիտային արևային մարտկոցի մշակման հեռանկարը։ Ներկայումս հետազոտական թիմը ակտիվորեն խթանում է արդյունաբերականացման կարիքներին համապատասխան բարձր արդյունավետությամբ քաղկոգենիդային արևային մարտկոցների մոդուլների հետազոտությունն ու մշակումը՝ դպրոցների և ձեռնարկությունների միջև համագործակցության միջոցով, որպեսզի խթանվի հետազոտական արդյունքների գործնական կիրառումը հնարավորինս շուտ և վայրէջքի արդյունաբերականացումը։
1. Արագացված արդյունաբերականացում.Այս առաջընթացը զգալիորեն կարագացնի քաղկոգենիդային արևային մարտկոցների արդյունաբերականացումը, որոնք, ինչպես կանխատեսվում է, առաջիկա մի քանի տարիների ընթացքում կհասնեն լայնածավալ առևտրային արտադրության և կիրառման, և կապահովեն ավելի արդյունավետ, ցածր գնով մաքուր էներգիայի լուծումներ համաշխարհային էներգետիկ շուկայի համար։
2. Դիմումի ընդլայնում.Արեգակնային մարտկոցների աշխատանքի շարունակական բարելավման և քաղկոգենիդային արևային մարտկոցների արժեքի հետագա կրճատման հետ մեկտեղ, դրանց կիրառման ոլորտները կընդլայնվեն։ Ավանդական ֆոտովոլտային էլեկտրակայաններից բացի, բաշխված էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը և այլ ոլորտներ, ինչպես նաև շենքերի ինտեգրման մեջ կարևոր դեր են խաղում շարժական էներգիան, իրերի ինտերնետը և այլ զարգացող ոլորտներ։
3. Նպաստել էներգիայի կառուցվածքի փոփոխությանը.Որպես մաքուր, վերականգնվող էներգիայի տեխնոլոգիա, կալցիտային արևային մարտկոցների լայն կիրառումը կնպաստի համաշխարհային էներգետիկ կառուցվածքի կանաչ վերափոխմանը, կնվազեցնի ավանդական բրածո էներգիայից կախվածությունը, կնվազեցնի ածխածնի արտանետումները և դրական ներդրում կունենա գլոբալ կլիմայի փոփոխության դեմ պայքարում։
Ամփոփելով՝ որպես ֆոտովոլտային տեխնոլոգիայի նոր սերնդի ներկայացուցիչ, չնայած որոշակի մարտահրավերների առջև կանգնած լինելուն, սակայն հետազոտողների և տեխնոլոգիական նորարարությունների շարունակական ջանքերի շնորհիվ, դրա զարգացման հեռանկարները շատ լայն են։ Կարծիք կա, որ մոտ ապագայում քաղկոգենիդային արևային մարտկոցները կփայլեն էներգետիկայի ոլորտում և կապահովեն մարդկային հասարակության կայուն զարգացման հզոր էներգետիկ աջակցություն։
