Qayta tiklanadigan energiya manbalariga talab ortib borayotganligi sababli, quyosh energiyasi eng istiqbolli echimlardan biri sifatida paydo bo'ldi.Quyosh panellari, quyosh nurini elektr energiyasiga aylantiruvchi kompaniyalar bu texnologiyaning boshida turadi. Biroq, bu panellarning samaradorligi ko'p jihatdan ularni qurishda ishlatiladigan materiallarga bog'liq. So'nggi yillarda tadqiqotchilar quyosh panellarining ish faoliyatini yaxshilaydigan yangi va innovatsion materiallarni ishlab chiqishga e'tibor qaratdilar. Ushbu maqola ushbu sohada erishilgan hayajonli yutuqlarni o'rganadi.
Birinchidan, quyosh panellarining asosiy ishlashini batafsil ko'rib chiqaylik. Quyosh panellari asosan quyosh nurini o'zlashtiradigan va uni to'g'ridan-to'g'ri tok (to'g'ridan-to'g'ri) elektr energiyasiga aylantiradigan fotovoltaik hujayralardan iborat. Fotovoltaik hujayralar odatda kremniy bo'lgan yarim o'tkazgich materialdan iborat va quyosh nuri hujayraga tushganda, yarimo'tkazgichdagi elektronlar qo'zg'alib, elektr oqimini hosil qiladi. Biroq, quyosh panellarining samaradorligi yarimo'tkazgichning turi va sifati, so'rilgan quyosh nuri miqdori va panellarning harorati kabi bir necha omillar bilan cheklanishi mumkin.
Ushbu cheklovlarni bartaraf etish uchun tadqiqotchilar quyosh panellarining samaradorligini oshirishi mumkin bo'lgan yangi materiallarni o'rganishdi. Eng istiqbolli materiallardan biri perovskit bo'lib, u organik va noorganik komponentlardan tashkil topgan aralash materialdir. Perovskit an'anaviy yarimo'tkazgichli materiallarga nisbatan bir qancha muhim afzalliklarga ega, jumladan yorug'likning yuqori singishi, yuqori kvant rentabelligi va ishlab chiqarish xarajatlarining pastligi. Perovskitning o'ziga xos xususiyatlari uni yangi avlod quyosh xujayralarini ishlab chiqishda kremniyga mashhur alternativa qildi.
Quyosh panellari uchun yana bir istiqbolli material grafen bo'lib, u olti burchakli panjarada joylashgan uglerod atomlaridan tashkil topgan ikki o'lchovli materialdir. Grafen uni quyosh panellari uchun ideal materialga aylantiradigan bir qancha xususiyatlarga ega, jumladan, uning yuqori elektron harakatchanligi va ultra yupqa tuzilishi. Grafen asosidagi quyosh panellari an'anaviy quyosh panellariga qaraganda ancha samarali bo'lishi mumkin, shu bilan birga ancha engil va moslashuvchan bo'lishi mumkin.
Tadqiqotchilar, shuningdek, optimal ishlash uchun bir nechta materiallarning xususiyatlarini birlashtirgan gibrid materiallarni o'rganishdi. Misol uchun, mis indiy galyum selenid (CIGS) gibrid material bo'lib, u kremniy substrat ustidagi mis indiy galyum selenid kristallarining yupqa qatlamidan iborat. CIGS yuqori yorug'lik assimilyatsiyasiga ega va oddiy va tejamkor jarayonlar yordamida ishlab chiqarilishi mumkin, bu uni an'anaviy kremniy quyosh panellariga jozibador muqobil qiladi.
Ushbu yangi materiallarga qo'shimcha ravishda, tadqiqotchilar samaradorligini oshirish yo'llarini ham o'rganishdian'anaviy silikon quyosh panellari. Istiqbolli usullardan biri kremniy xujayrasining sirtini o'zgartirish uchun nanotexnologiyadan foydalanish bo'lib, uning yorug'lik yutilishini yaxshilaydi va aks ettirish natijasida energiya yo'qotilishini kamaytiradi. Yana bir yondashuv - quyosh nuridan ko'proq energiya olish va panelning umumiy samaradorligini oshirishi mumkin bo'lgan bir panelda kremniy hujayralarining bir nechta qatlamidan foydalanish.
Umuman olganda, quyosh panellari uchun yangi va innovatsion materiallar bo'yicha tadqiqotlar hayajonli va tez rivojlanayotgan sohadir. Ushbu yangi materiallar bizning elektr energiyasini ishlab chiqarish va undan foydalanish usulini inqilob qilish potentsialiga ega bo'lib, quyosh energiyasini yanada qulayroq va tejamkor yechimga aylantiradi. Olimlar yangi materiallarni o'rganishda va mavjud quyosh panellarining samaradorligini oshirishda davom etar ekan, quyosh energiyasining kelajagi har qachongidan ham yorqinroq ko'rinadi.