پیشرفت پنل های خورشیدی می تواند تقریبا کارایی پنل های امروزی را دو برابر کند

در اینجا امیدواریم که رویکرد جدید روزی به پنل های مصرف کننده برسد.

محققان موسسه فوتونیک (ICFO) روش جدیدی را برای طراحی صفحات خورشیدی کشف کرده اند که می تواند کارایی انرژی آنها را به طور چشمگیری افزایش دهد. قابل توجه است، در حالی که مطالعات موجود بر روی کاهش میزان از دست رفتن انرژی خورشیدی در اثر گرما متمرکز شده‌اند، تحقیقات ICFO به عامل محدودکننده دیگری نیز می‌پردازد: تلفات بولتزمن، یا انرژی از دست رفته در پانل‌های خورشیدی نوری که ساطع می‌کنند.

البته تحقیقات جدید به این معنا نیست که فردا می‌توانید بیرون بروید و یک پنل خورشیدی با قابلیت‌تر بخرید، اما با توجه به پذیرش رو به رشد پنل‌های خورشیدی بالکن پلاگین در ایالات متحده، بهبود اصول اولیه می‌تواند بسیار کمک کند. اگر بتوان بازده پانل‌ها را از حد تئوریک فعلی 33.16 درصد (معروف به حد شاکلی-کویسر) به حدود 43 درصدی که ICFO ادعا می‌کند روش جدید آن را قادر می‌سازد، افزایش داد، می‌توانیم مزایای قابل توجهی را برای پنل‌های خورشیدی مصرف‌کننده ببینیم که معمولا بین 20 تا 23 درصد کار می‌کنند.

این تنها پیشرفت اخیر در فناوری پنل‌های خورشیدی در سال 2026 نیست: شرکت چینی LONGi در ماه جولای از یک سلول خورشیدی با بازده 35.5 درصدی رونمایی کرد و ادعا کرد که سلول PV که استفاده می‌کند نیز از نظر تئوری قادر به دستیابی به 43 درصد است.

در ساده‌ترین حالت، پنل‌های خورشیدی حاوی مواد نیمه‌رسانا هستند - معمولا سیلیکون کریستالی - که در مواجهه با نور خورشید، الکترون‌ها را آزاد می‌کنند و جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند. متأسفانه مقداری از این انرژی خورشیدی به گرما تبدیل می شود یا دوباره به صورت نور منتشر می شود. دانشمندان چندین روش را برای کاهش اتلاف انرژی حرارتی، از جمله تغییر نیمه هادی پانل، بررسی کرده اند، اما مولفه نور معادله تاکنون دشوارتر بوده است.

در مقاله ای که در Energy & Environmental Science منتشر شد، محققان ICFO تلاش کردند تا با پرداختن به "عدم تطابق بین جذب باریک نور خورشید و مخروط های انتشار گسترده تر" پانل های خورشیدی، این مشکل را حل کنند. آنها با یک سلول خورشیدی آلی به جای سیلیکون مورد استفاده در اکثر پانل ها شروع کردند. آنها با جایگزینی الکترود جلویی اکسید قلع ایندیوم سلول با یک الکترود نقره ای نازک و تبدیل سلول به یک حفره نوری، سلولی ایجاد کردند که همچنان نور خورشید را به داخل می رساند، اما نور کمتری را در زوایای باز ساطع می کرد.

این کار بازده سلول خورشیدی آنها را تا حدود 0.85 درصد بهبود بخشید، که یک افزایش اندک در طرح کلان چیزها بود، اما شواهدی ارائه می‌دهد که در نهایت می‌توانیم بازده را از حد تئوریک عبور دهیم.

دکتر فرانسیسکو برنال تککا، اولین نویسنده این مطالعه، در یک بیانیه مطبوعاتی IFCO گفت: "اگر بتوان مخروط انتشار را باریکتر کرد تا با مخروط جذب نور خورشیدی دریافتی مطابقت داشته باشد، دقیقا همان چیزی است که کار ما به طور تجربی نشان می دهد، سلول های خورشیدی در اصل قادر خواهند بود به بازده نزدیک به 43 درصد نزدیک شوند." و برای هر کسی که علاقه مند به نصب پنل های خورشیدی خود است، این اصل اساسی باید در مورد انواع سلول های فتوولتائیک اعمال شود، نه فقط مواد پیشرفته موجود در یک محیط آزمایشگاهی.