Sel Suria Chalkogenide – Terobosan dan Prospek Generasi Baharu Teknologi Fotovoltaik

Dalam evolusi berterusan teknologi fotovoltaik, sel solar kalkogenida, sebagai wakil generasi ketiga teknologi fotovoltaik, telah menjadi tumpuan perhatian dalam bidang penyelidikan saintifik dan industri kerana kelebihan unik dan potensi besarnya. Baru-baru ini, kumpulan penyelidikan yang diketuai oleh Prof. Yuan Mingjian di Sekolah Kimia Universiti Nankai telah mencapai kejayaan besar dalam penyelidikan sel solar kalkogenida, yang telah menyuntik tenaga baharu ke dalam pembangunan bidang ini.

Kelebihan unik sel solar kalkogenida
Kalkogenida ialah kelas bahan dengan struktur kristal yang unik, yang mempunyai pelbagai aplikasi dalam sel suria baharu dan peranti semikonduktor lain. Sebab mengapa sel suria kalkogenida telah menarik begitu banyak perhatian adalah terutamanya disebabkan oleh kelebihan penting berikut:

1. Fleksibiliti dan keserasian:Bahan kalkositus mempunyai fleksibiliti yang baik, boleh disediakan menjadi bateri fleksibel, yang memberikan kemungkinan aplikasinya dalam beberapa senario aplikasi khas, seperti peranti boleh pakai, produk elektronik fleksibel dan bidang lain, sekali gus meluaskan skop aplikasi teknologi fotovoltaik.
2. Potensi penyediaan kawasan yang luas:Berbanding dengan sel solar berasaskan silikon tradisional, sel solar kalkogenida mempunyai kelebihan yang jelas dalam penyediaan kawasan besar, melalui pemprosesan larutan dan kaedah penyediaan kos rendah yang lain, untuk mencapai pengeluaran bateri kawasan besar, yang penting untuk mengurangkan kos industri fotovoltaik, dan untuk mempromosikan aplikasi teknologi fotovoltaik berskala besar.
3. Kecekapan penukaran teori yang tinggi:Secara teorinya, sel solar kalkogenida mempunyai kecekapan penukaran fotovoltaik yang tinggi, dan kecekapan had teorinya setanding dengan sel solar berasaskan silikon tradisional. Dengan pendalaman penyelidikan yang berterusan, kecekapan penukaran sebenar sel solar kalkogenida juga bertambah baik, menunjukkan potensi yang besar untuk pembangunan.

Cabaran sel solar chalcogenide
Walaupun terdapat banyak kelebihan sel solar kalkogenida, tetapi sebelum aplikasi komersialnya yang besar-besaran, ia masih menghadapi beberapa isu utama yang perlu diselesaikan, di mana masalah kestabilan amat ketara:

1. Kestabilan suhu tinggi yang lemah:Sebagai lapisan penyerap cahaya bateri, kestabilan bahan kalkogenida dipengaruhi dengan ketara oleh faktor persekitaran luaran. Dalam penyediaan sel suria kalkogenida berprestasi tinggi, selalunya perlu bergantung pada bahan tambahan garam amina organik meruap untuk menstabilkan fasa fizikal dan mengawal penghabluran. Walau bagaimanapun, bahan tambahan ini sangat mudah terurai pada suhu tinggi, mencetuskan ketidakseimbangan dalam komposisi kimia filem kalsit, yang mengurangkan kestabilan bateri dengan ketara dalam operasi suhu tinggi, yang telah menjadi salah satu kesesakan utama yang mengehadkan aplikasi komersial berskala besarnya.
2. Kestabilan jangka panjang yang tidak mencukupi:Selain kestabilan suhu tinggi, sel solar chalcogenide dalam penggunaan proses jangka panjang, tetapi juga berhadapan dengan penuaan bahan, pelemahan cahaya dan faktor lain yang membawa kepada kemerosotan prestasi, yang juga mempengaruhi kebolehlaksanaan dan kebolehpercayaan aplikasi komersialnya sehingga tahap tertentu.

Penemuan dan pencapaian penyelidikan terkini
Bertujuan untuk menangani masalah kestabilan operasi sel solar kalkogenida yang lemah di bawah keadaan operasi suhu tinggi, Prof. Yuan Mingjian dari Sekolah Kimia, Universiti Nankai, telah mengetuai kumpulan penyelidikan untuk menjalankan penyelidikan kerjasama antarabangsa peringkat tinggi, dan mencapai hasil yang luar biasa:

1. Pembangunan strategi persediaan baharu:Pasukan penyelidikan telah menggabungkan ramalan teori dan berjaya membangunkan strategi penyediaan untuk aloi kalkogenida dengan kestabilan terma yang lebih tinggi. Strategi ini menyelesaikan sepenuhnya masalah ketidakhomogenan komponen sesium metamidik filem kalkogenida, dan secara asasnya meningkatkan kestabilan bahan kalkogenida.
2. Gabungan kecekapan tinggi dan kestabilan tinggi:Peranti sel solar kalkogenida yang disediakan melalui strategi ini telah menunjukkan kecekapan penukaran tenaga bertaraf dunia dan kestabilan suhu tinggi. Pencapaian ini bukan sahaja meletakkan asas teknikal yang kukuh untuk penambahbaikan kestabilan sel solar kalkogenida, tetapi juga membuka prospek yang luas untuk praktikal dan pengkomersialan teknologi fotovoltaik selanjutnya.
3. Penerbitan dan kepentingan keputusan:Pada petang 30 September, Nature menerbitkan hasil penyelidikan di bawah tajuk “Komponen Cesium amidine sel solar chalkogenide dengan kestabilan terma yang tinggi”. Penyelidikan ini mempunyai kepentingan yang meluas dalam mempromosikan transformasi hijau struktur tenaga global dan menandakan satu kejayaan besar dalam generasi baharu teknologi fotovoltaik.

Prospek pembangunan masa hadapan
Dengan pencapaian hasil penyelidikan ini, prospek pembangunan sel solar kalsit menjadi lebih cerah. Pada masa ini, pasukan penyelidikan sedang giat mempromosikan penyelidikan dan pembangunan modul sel solar kalkogenida berprestasi tinggi selaras dengan keperluan perindustrian melalui kerjasama antara sekolah dan perusahaan, dalam usaha untuk mempromosikan aplikasi praktikal hasil penyelidikan secepat mungkin dan perindustrian pendaratan.

1. Perindustrian yang dipercepatkan:Penemuan ini akan mempercepatkan perindustrian sel solar kalkogenida dengan ketara, yang dijangka mencapai pengeluaran dan aplikasi komersial berskala besar dalam beberapa tahun akan datang, dan menyediakan penyelesaian tenaga bersih yang lebih cekap dan berkos rendah untuk pasaran tenaga global.
2. Pengembangan aplikasi:Dengan peningkatan berterusan prestasi sel suria dan pengurangan selanjutnya kos sel suria kalkogenida, bidang aplikasinya akan diperluas lagi. Selain loji janakuasa fotovoltaik tradisional, penjanaan kuasa teragih dan bidang lain, tetapi juga dalam penyepaduan bangunan, tenaga mudah alih, Internet of Things dan bidang baru muncul yang lain memainkan peranan penting.
3. Menggalakkan perubahan struktur tenaga:Sebagai teknologi tenaga boleh diperbaharui yang bersih, aplikasi meluas sel solar kalsit akan membantu menggalakkan transformasi hijau struktur tenaga global, mengurangkan pergantungan pada tenaga fosil tradisional, mengurangkan pelepasan karbon dan memberi sumbangan positif kepada usaha memerangi perubahan iklim global.