سلول‌های خورشیدی شفاف می‌توانند کاربردهای مختلفی داشته باشند، از استفاده به عنوان پنجره گرفته تا پنل‌های شیشه‌ای برای دستگاه‌های هوشمند. حالا تیمی از محققان ژاپنی توانسته‌اند سلول خورشیدی تقریبا نامرئی با استفاده از «اکسید قلع ایندیم» (ITO) و شفافیت 79 درصد بسازند.

محققان ژاپنی از دانشگاه «توهوکو» موفق به توسعه این سلول خورشیدی تقریبا نامرئی شده‌اند که در آن از اکسید قلع ایندیم به عنوان الکترود شفاف و از سولفید تنگستن (WS2) برای لایه فوتواکتیو استفاده شده است. این ترکیب باعث شده که سلول جدید به میزان شفافیت 79 درصد دست یابد و استفاده تجاری از آن‌ها را یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر کند.

شفافیت 79 درصدی سلول خورشیدی ژاپنی‌ها

اگرچه طبق پژوهش جدید با یک سلول خورشیدی با شفافیت 79 درصد روبه‌رو هستیم، اما سلول‌های خورشیدی دیگر که با استفاده از «پروسکایت» و نیمه‌رساناهای آلی توسعه پیدا کرده‌اند، میزان شفافیت کمتر از 70 درصد دارند.

سلول محققان ژاپنی که اتصال «Schottky» نام دارد، یک رابط را بین یک فلز و یک نیمه‌رسانا قرار می‌دهد تا نوار لازم برای جداسازی بار را فراهم کند. دستگاه پیشنهادی و ساختار ایده‌آل نوار، جفت حفره الکترونی تولید شده توسط نور را با استفاده از تفاوت در عملکرد میان یکی از الکترودها و نیمه‌رساناها جدا می‌کند.

WS2 عضو از خانواده مواد کالکوژنایدهای فلز واسطه (TMD) به حساب می‌آید که طبق ادعای دانشمندان بخاطر شکاف باند قابل قبول در محدوده نور مرئی و جذب فوق‌العاده در ازای ضخامت، گزینه مناسبی برای ساخت سلول‌های خورشیدی تقریبا نامرئی محسوب می‌شود.

در سلول محققان ژاپنی اتصال ITO-WS2 به وسیله کندوپاش کردن ITO روی یک بستر کوارتز و رشد تک لایه WS2 با استفاده از رسوب شیمیایی بخار «CVD» شکل گرفت. در ادامه یک مانع بین WS2 و ITO با پوشش دادن فلزات نازک مختلف در بالای ITO و معرفی یک لایه نازک WO3 تنظیم شد.

محققان در نهایت متوجه شدند که بهره‌وری تبدیل انرژی این سلول خورشیدی با ترکیب گفته شده، تا 1000 برابر بالاتر از الکترود ITO عادی است. به گفته پژوهشگران 1 سانتی‌متر مربع سلول با شفافیت بالا (79 درصد) توانسته در آزمایش‌های تکرارشونده با واحد بهینه‌ شده در اتصالات موازی و سری، توان کلی 420 pW را ایجاد کند.

انتظار می‌رود با تحقیقاتی مشابه مطالعات محققان ژاپنی، در آینده بتوانیم سلول‌های خورشیدی شفاف تولید کنیم تا پنجره‌ها به سلول خورشیدی تبدیل شوند و بتوانیم حجم بالایی الکتریسیته تولید کنیم.