توليد صفحات خورشيدي با بيشترين بازده جهاني در كشور

در حال حاضر بسياري از كشورهاي پيشرفته به دنبال استفاده از انرژي هاي تجديدپذير و به ويژه فناوري سلول هاي خورشيدي به منظور استفاده از انرژي خورشيد هستند و تحقيقات بنيادين و كاربردي بسياري نيز در اين زمينه انجام شده است.
يكي از محققان كشور سلول هاي خورشيدي برپايه سيليكون را توليد كرده است كه داراي بيشترين بازده در ميان سلول هاي خورشيدي است.
اين طرح تحقيقاتي عنوان پايان نامه دكتر سيد بهروز قضاتي است كه در سال ۱۹۹۶ از دانشگاه نيوسالت ولزاستراليا فارغ التحصيل شده است.
فناوري ساخت اين نوع سلول هاي خورشيدي در زمان خود با راندمان ۲۰ و ۲۵ درصد به صورت يك طرفه در اين دانشگاه ايجاد شده است و اين محقق در رساله دوره دكتراي خود بر روي اين فناوري به صورت دو طرفه فعاليت هاي تحقيقاتي انجام داده است.
سيد بهروز قضاتي عضو هيات علمي دانشكده مهندسي هسته اي دانشگاه شهيد بهشتي در گفت و گو با خبرنگار علمي ايرنا اظهار داشت: سلول هاي خورشيدي نور آفتاب را به برق تبديل مي كند؛ در سلول هاي خورشيدي يليكوني، ويفرهاي سيليكوني طي ۱۶ مرحله به سلول خورشيدي تبديل مي شود.
وي افزود: بازده سلول هاي خورشيدي موجود اكنون به ۱۰ درصد مي رسد و اين درحالي است كه راندمان اين سلول هاي خورشيدي ۲۰ درصد و ۲۵ درصد است.
به گفته وي اين طرح در داخل كشور به طور كامل پياده سازي شده است اما سازماني براي پشتيباني از اين طرح وجود ندارد.
*** كاربردهاي فضايي تا تامين انرژي پمپ آب در مناطق كويري
وي يكي از كاربردهاي اين سلول هاي خورشيدي را در ماهواره هاي فضايي عنوان كرد و گفت: به دليل بازده بالاي اين گونه سلول هاي خورشيدي در ماهواره هاي فضايي كاربرد دارد.
قضاتي خاطرنشان كرد: همچنين از ديگر كاربردهاي اين سلول هاي خورشيدي واترپمپينگ است؛ در مناطق كويري با حفر چاه عميق و نصب پمپ آب از اينگونه سلول هاي خورشيدي براي تامين انرژي پمپ آب نيز استفاده مي كنند.
وي افزود: همچنين اين سلولهاي خورشيدي در تامين برق در مناطق و روستاهاي دورافتاده نيز كاربرد دارد.
عضو هيات علمي دانشگاه شهيد بهشتي با انتقاد از كاربردي نشدن اين فناوري در كشور گفت: در سال گذشته جلساتي براي توليد اين سلول هاي خورشيدي در سازمان فضايي برگزار شد كه قبل از امضاي قرارداد توليد، مدير سازمان فضايي تغيير كرد.
عضو هيات علمي دانشگاه شهيد بهشتي اظهار داشت:اين طرح به سازمان انرژي هاي نو پيشنهاد شد كه متاسفانه اين سازمان خواستار انجام اين طرح با سرمايه گذاري خصوصي بود كه اين اقدام عملا امكان پذير نبود.

*** نياز به سرمايه گذاري بسيار بالا
اين محقق ميزان سرمايه گذاري اوليه براي راه اندازي اين سلول هاي خورشيدي را در مقياس آزمايشگاهي براي ماهواره و فضا حدود ۲۰ ميليارد تومان، در حد نيمه صنعتي دو تا سه برابر اين مبلغ و در حد صنعتي حداقل ۱۰۰ ميليارد تومان عنوان كرد.
وي همچنين درباره ميزان ارزش افزوده اينگونه سرمايه گذاري به خبرنگار علمي ايرنا گفت: به طور كلي ميزان ارزش افزوده در بخش انرژي هاي تجديدپذير به طور مستقيم قابل تخمين نيست چرا كه اين رقم نسبت به تورم و قيمت برق در سال هاي آينده متغير است.
قضاتي خاطرنشان كرد: اما آنچه كه مسلم است اين است كه نيروگاه هاي خورشيدي از زمان سرمايه گذاري تا مدت زمان ۲۰ سال هيچگونه هزينه نگهداري و تعمير به دنبال نخواهد داشت و اين امر خود توجيه اقتصادي براي سرمايه گذاري محسوب مي شود.
وي همچنين با تاكيد بر ايجاد بحران انرژي تا ۲۰ سال آينده گفت: در طول ۲۰ سال آينده با تمام شدن منابع نفتي بحران انرژي پيش رو خواهيم داشت و مي بايست به سمت استفاده از انرژي هاي تجديد پذير پيش رفت.
قضاتي اظهار داشت: كشورهاي زيادي در حال حاضر به دنبال توليد دانش و فناوري در اين بخش هستند و اگر ايران از همين امروز آغاز كند هنوز شش سال از كشورهاي پيشرفته عقب خواهد بود.
عضو هيات علمي دانشگاه شهيد بهشتي اظهار داشت: اكنون دانش فني توليد سلول هاي خورشيدي سيليكوني با بازده ۲۵ درصد در كشور به طور كامل وجود دارد و به عنوان تنها دانش فني در حوزه سلول هاي خورشيدي محسوب مي شود؛ با انجام سرمايه گذاري اوليه مي توان اين دانش فني را به صورت تضميني در كشور پياده سازي كرد.

***انواع سلول هاي خورشيدي
در حال حاضر نوع سلول خورشيدي وجود دارد.سلول هاي خورشيدي مبتني بر سيليكون كريستالي، سلول هاي خورشيدي مبتني بر سيليكون لايه نازك غير كريستالي، سلول هاي خورشيدي لايه نازك، سلول هاي خورشيدي مبتني بر مواد آلي و سلول هاي خورشيدي مبتني بر نقاط كوانتومي از جمله ساختارهاي سلول هاي خورشيدي محسوب مي شوند.
- سلول هاي خورشيدي مبتني بر سيليكون كريستالي
رايج ترين ماده توده براي سلول خورشيدي، سيليكون كريستالي (c-Si) است. ماده توده سيليكون با توجه به نوع كريستال و اندازه كريستال به چندين بخش تقسيم مي شود.
- سلول هاي خورشيدي مبتني بر سيليكون لايه نازك غير كريستالي
هزينه پايين يكي از مزاياي سلول هاي خورشيدي برپايه سيليكون آمورف (a-Si) مي باشد. دو جزء اصلي آلياژ a-Si ، سيليكون و هيدروژن است. علاوه براين، مشخصه يك آلياژ a-Si داشتن ضريب جذب بالاست. تنها يك لايه نازك براي جذب نور نياز است و اين باعث كاهش هزينه مواد مي شود.
- سلول هاي خورشيدي لايه نازك GaAs
اولين لازمه موادي كه بايد در يك قطعه مبدل انرژي فتوولتائيك خورشيدي به كار برود، تطبيق گاف انرژي با طيف خورشيدي و نيز داشتن قابليت تحرك بالا و طول عمر حامل هاي زياد است.
- سلول هاي خورشيدي مبتني بر مواد آلي
سلولهاي خورشيدي ساخته شده از مواد آلي در مقايسه با همتايان ديگر خود بازده بسيار كمتري دارند. اما به دليل هزينه ساخت پايين و همچنين قابليت هايي مانند انعطاف پذيري براي مصارف غيرصنعتي مناسب هستند. انواعي از سلول هاي خورشيدي مبتني بر مواد آلي شامل سلول هاي خورشيدي حساس به رنگ، سلول هاي خورشيدي پليمري و سلول هاي خورشيدي مبتني بر كريستال هاي مايع هستند.
- سلول هاي خورشيدي حساس به رنگ
شدن در حلال هاي آلي بسياري هستند، بنابراين سلول هاي خورشيدي پليمري داراي پتانسيل لازم براي انعطاف پذيري و قابليت ساخت در يك فرايند چاپ پيوسته همانند چاپ روزنامه را دارند.
- سلول هاي خورشيدي مبتني بر نقاط كوانتومي
يك فاكتور محدود كننده براي بازده تبديل انرژي در سلول هاي خورشيدي با يك شكاف انرژي اين است كه انرژي فوتون جذب شده بالاي شكاف انرژي نيمه هادي در اثر اندركنش الكترون – فونون به صورت گرما تلف مي شود تا حامل ها به لبه شكاف باند انرژي رسيده و به اصطلاح به آرامش برسند.