חוקרי האונ’ העברית הצליחו לשפר את תפקודם של תאים סולאריים

פרובוסקייט, חומר מוליך למחצה שהתגלה לאחרונה ע”י פרופ’ ליעוז אתגר וצוותו מהאוניברסיטה העברית כיעיל מאוד בבליעת אור השמש, ושכלולו עשוי להוביל לשינויי דרמטי בשימוש העולמי באנרגיה סולארית, מתברר כעת כחומר שניתן להחליפו בתאים סולאריים מבלי לחכות שיתפרק או ייהרס ובכך יפגע בסביבה

נרגיה סולארית נחשבת לטרנד ירוק ושאינו מזהם, מאפשרת ניצול יחסית מרבי של אנרגיית השמש, זמינה בכל מקום ואין צורך להובילה ממקום למקום – אך למרות זאת עדיין נשאלת השאלה האם תאים סולאריים משפיעים רק לטובה על הסביבה? כיום ידוע כי לאחר סיום חייו של התא הסולארי החומרים המרכיבים אותו עלולים להתפרק וליצור זיהום סביבתי. פרופ’ ליעוז אתגר מהמכון לכימיה בפקולטה למתמטיקה ומדעי הטבע באוניברסיטה העברית זיהה את התגר, ובמעבדתו פותחו תאים סולאריים שהתגלו ככאלה שיכולים לעבור מחזור. המבנה הייחודי של התאים הללו מקנה להם יציבות המאפשרת את שטיפתם, הסרת החומר האקטיבי הפרובסקייט (Perovskite) מהם והשמת חומר חדש וטרי במקום. החוקרים מצאו שיעילות התאים נשמרת במלואה גם לאחר השמת הפרובסקייט החדש בפעם השנייה והשלישית, וכן כעבור מספר מחזורים נוספים.

התגלית של פרופ’ אתגר, המתוארת בהרחבה ב-PNAS, כתב העת הרשמי של האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית, מאפשרת להחליף באופן יזום את הפרובסקייט בתא הסולארי, מבלי לחכות שייהרס או יתפרק. “חישבו למשל על גג המצופה תאים סולאריים או שדה של תאים סולאריים – כעבור תקופה מסוימת כאשר נצילותם של התאים יורדת יהיה ניתן לשטוף אותם מחומר הפרובסקייט, כאשר כל שאר תבנית התא נשארת ואינה ניזוקה. בשלב הבא ניתן למרוח פרובסקייט חדש לתוך התאים הקיימים. מדובר בתהליך פשוט, יעיל, זול וכמובן אינו מזיק לסביבה”, הסביר השבוע החוקר.

במאמר המדעי צוין כי ישנו יתרון בולט של תאים סולאריים אלו – יכולת ההדפסה של התאים במלואם באמצעות שיטה הנקראת Screen printing, המאפשרת יצירת פאנלים סולאריים גדולים ואחידים והוזלת העלות שלהם. יתרון נוסף הינו יעילותם הגבוהה המאפיינת את תאי הפרובסקייט ויציבות טובה מאוד עקב המבנה המורכב מרשת של מתכות מחומצנות אשר ידועות ביציבותן המצוינת. 

אנרגיות מתחדשות משחקות לאחרונה תפקיד מרכזי בקידום האנושות, ביניהן האנרגיה הסולארית ואנרגיית הרוח. בתחום האנרגיה הסולארית, תאים סולאריים מבוססי פרובסקייט הגיעו תוך מספר שנים מועט ליעילות גבוהה, דבר אשר מציב טכנולוגיה זו כמובילה מבין טכנולוגיות האנרגיה הסולארית הקיימות. פרובסקייט הינו חומר רגיש לאור, כשעל ידי הקרנתו באור השמש הוא יכול לייצר מטענים אשר מהם ניתן להפיק חשמל. חומר זה הינו פשוט להכנה, בעל תכונות הולכה מצוינות ובליעת אור רחבה. החוקרים משוכנעים כי הטכנולוגיה הייחודית הזאת יכולה לשמש למספר אפליקציות, ביניהם תאים חצי שקופים ותאים היכולים לשמש כתאים משלימים לטכנולוגיות קיימות כגון תאים סולאריים מבוססי סיליקון.

במחקר הקודם, שפורסם בכתב העת המדעי Nano Letters, קבוצת המחקר של פרופ’ אתגר יצרה לראשונה פרובסקייט דו-ממדי. הפרובסקייט הדו-ממדי יציב יותר מהפרובסקייט שהיה בשימוש עד כה בתאים הסולאריים. נושא היציבות של התאים הסולאריים הינו חשוב ביותר, על מנת שטכנולוגיה זו תוכל להיות ממוסחרת. במעבדה הצליחו החוקרים להטמיע את הפרובקייט הדו-ממדי בתא הסולארי וכתוצאה מכך התקבלה יעילות גבוהה של התאים, יציבותם השתפרה ועלותם הכללית ירדה משמעותית. בנוסף, ואולי חשוב מכל, הם היו יעילים מאוד בבליעת אנרגיית השמש – אנרגיה שלא מנוצלת כיום בצורה יעילה ומועילה. למעשה, קיים פער אדיר בין השימוש הקיים באנרגיית השמש לבין הפוטנציאל הלא מנוצל שלה.

למאמר המדעי