یک تیم پژوهشی از KAIST مواد پروسکایتی Cs2Au2I6 را معرفی کرده است که به عنوان مواد فعال بالقوه برای دستگاه‌های خورشیدی با صفحات نازک و بدون سرب، عمل می‌کنند. انتظار می‌رود این مواد بنیان‌گذار غلبه بر محدودیت‌های شناخته شده اخیر پروسکایت از جمله مشکلات پایداری و سمیت آن باشند.
سلول‌های خورشیدی پروسکایت، به عنوان کاندیدی برای نسل جدید سلول های خورشیدی مؤثر، در مقایسه با سلول‌های خورشیدی کریستال سیلیکون بالاترین بازده تبدیل نوری، یعنی حدود ۲۲ درصد را دارند. به علاوه، سلول‌های مبتنی بر پروسکایت می‌توانند در دماهای پایین ساخته شوند، که کاهش چشم‌گیری را در هزینه به همراه دارد.
با این حال، اشاره شده است که مواد پروسکایت هیبریدی آلی و غیرآلی، پایداری پایینی را نشان می‌دهند، که در نهایت عملکردشان را کاهش داده و آن‌ها را برای استفاده بلند مدت نامناسب می‌سازد. به علاوه، این مواد حاوی سرب بوده که آن‌ها را برای محیط زیست مضر می‌سازد.
در این خصوص، تیمی به سرپرستی پروفسور Hyungjun Kim از دپارتمان شیمی KAIST و پروفسور Min Seok Jang از دانشکده مهندسی برق، این مواد تازه کشف شده پروسیکات Cs2Au2I6، که تنها از مواد غیرآلی ساخته شده‌اند را آنالیز کرده و سازگار بودن آن برای کاربرد در دستگاه‌های خورشیدی با صفحات نازک را بررسی کردند. پژوهش‌های نظری نشان می‌دهند که این ماده جدید پروسیکات نه تنها در مقایسه با مواد پروسیکات سنتی به همان اندازه اثربخش است، بلکه پایدارتر بوده و بیشتر دوست‌دار محیط زیست به شمار می‌رود.
برای این آنالیز، تیم پژوهشی، چهارچوب‌های شبیه‌سازی مولتی فیزیکی و چند مقیاسی ساختند. محاسبات کوانتومی نخستین اصل مقیاس اتمی برای مطالعه ویژگی‌های نوری ماده ارائه شده انجام شد و شبیه‌سازی‌های الکترومغناطیسی در مقیاس دستگاه، برای نشان دادن این که این ماده قطعاً در سطح دستگاهی، به عنوان یک ماده فتوولتائیک مطمئن عمل می‌کند یا خیر، صورت پذیرفت.
از این نقطه به بعد، تیم برای گسترش پژوهش در دو جهت برنامه‌ریزی کرده‌اند: ۱. مطالعه تجربی برای مشخص کردن کاربرد مواد پروسکایت در سلول‌های خورشیدی واقعی؛ ۲. آنالیز تئوریک جهت کشف مواد بهینه و بسیار پایدار برای سلول‌های خورشیدی.
گروه پژوهشی اعلام کرده است: «مواد پروسکایت بسیار مؤثر هستند، اما برای این‌که آن‌ها را کاملاً با سلول‌های خورشیدی سنتی جایگزین کنیم، نخست باید مشکلات پایداری و سمیت آن‌ها حل شود.» آن‌ها هم‌چنین انتظار دارند این پژوهش بتواند مطالعات مرتبط را برای دست‌یابی به مواد پروسکایت با بازده بسیار بالا و دوست‌دار محیط‌زیست، سرعت بخشد.
❇ ترجمه: آزاده داودی
