لکه څنګه چې د لمر رڼا د ځمکې د سطحې هر انچ ته ننوځي، انسانیت په دوامداره توګه فکر کوي چې څنګه د دې کاسمیک ډالۍ څخه په ډیر موثریت سره کار واخلي. د لمر حجرې د دې هدف د ترلاسه کولو لپاره د مهم وسایطو په توګه ولاړې دي. د ډیری فوتوولټیک موادو په مینځ کې، د 'پیروسکایټ' په نوم یو نوی راغلی چې په تیرو لسیزو کې شهرت ته رسیدلی، په چټکۍ سره د نړیوال لمریز صنعت کې ترټولو مطلوب 'غوره فعالیت کونکی' شو. د نوي ټیکنالوژیکي څپې د رامینځته کولو وړتیا په یو مهم فکتور پورې اړه لري: د هغې په تیوري کې غوره 1.5 eV بینډ ګیپ.

I. پیرووسکایټ: یو لومړنی غږیز نوم، خو راتلونکي فعالیت

د دې څرګند معدني غږ لرونکي نوم څخه مه ګمراه کیږئ. که څه هم اصلي پیروسکایټ (CaTiO₃) په حقیقت کې یو منرال دی چې د ۱۹ پیړۍ په جریان کې د اورال غرونو کې کشف شوی، د 'پیروسکایټ' اصطلاح چې اوس په پراخه کچه په فوتوولټیک ټولنه کې بحث کیږي نور یو ځانګړي کرسټال ته اشاره نه کوي. پرځای یې، دا د موادو کورنۍ ته اشاره کوي چې د ABX₃ ساختماني چوکاټ شریکوي.

دا جوړښت د 'ماډولر ودانۍ بلاک' سیسټم په توګه تصور کیدی شي:

• یو سایټ: لوی کیشنونه (د مثال په توګه، MA، FA، Cs)
• د B ځای: فلزي کیټیشنونه (د مثال په توګه، Pb، Sn)
• د ایکس سایټ: هالایډ انیونونه (د مثال په توګه، I، Br، Cl)

د دې هر ډول ترکیب ځانګړی بندونه او ثبات تولیدوي، چې دا د موادو نړۍ 'آزاد شکل مجلس' جوړوي.

په ځانګړې توګه د پام وړ عضوي-غیر عضوي هایبرډ پیروسکایټونه دي. له هغه وخته چې د میاساکا ټیم په لومړي ځل په 2009 کې د خپل فوتوولټیک غوښتنلیک وښود، د تبادلې موثریت د NREL لخوا ثبت شوي له 3.8٪ څخه 26٪ ته لوړ شوی، د ټنډم حجرو سره د 30٪ حد څخه تیریږي.

په مهمه توګه، د دوی جوړول نرم، ټیټ لګښت او ساده دي، نه د لوړې تودوخې سینټرینګ ته اړتیا لري او نه هم خورا پاک تاسیساتو ته اړتیا لري، چې دوی خورا صنعتي کولو وړ کوي.

په پایله کې، دوی د سیلیکون حجرو د ځای ناستي 'دریم نسل فوتوولټیک ټیکنالوژۍ' په توګه ګڼل کیږي.

II. ولې ۱.۵ eV د لمریز جذب لپاره 'طلایی بند تشه' بلل کیږي؟

د لمر وړانګې د "رڼا انرژۍ آبشار" سره ورته والی لري چې د مختلفو انرژیو فوټونونو څخه جوړ شوي دي. د لمریز حجرو دنده دا ده چې د دې فوټونونو څخه د الکترونونو هڅولو او د بریښنا جریان تولیدولو لپاره کار واخلي. په هرصورت، که چیرې د بند واټن د مطلوب حد څخه بهر وي، انرژي ضایع کیږي.

که چیرې د بند واټن ډیر لوی وي (> 2 eV):

سور او انفراریډ رڼا کافي انرژي نلري، په مستقیم ډول د موادو څخه تیریږي او د شفافیت له لاسه ورکولو لامل کیږي.

که چیرې د بند واټن ډیر تنګ وي (< 1 eV)،

د لوړ انرژۍ فوټونونو څخه اضافي انرژي د تودوخې په توګه له منځه ځي، چې د تودوخې ضایعات رامینځته کوي.

هیڅ یو افراط غوره نه دی.

ساینس پوهانو په تیوریکي ډول محاسبه کړې چې

د نږدې ۱.۳۴–۱.۵ eV بینډ ګیپ د جذب موثریت او حرارتي ضایعاتو ترمنځ توازن اعظمي کوي، چې د لمریز حجرو لپاره مثالی 'خوږ ځای' جوړوي.

په دې بند واټن کې، د فوتوولټیک موثریت نظري لوړ حد (شاکلي – کویزر حد) کولی شي له 33٪ څخه ډیر شي.

د پیروسکایټ موادو د پام وړ ځانګړتیا د ساده عنصر بدیل له لارې د بینډ ګیپ تنظیم کولو وړتیا کې ده:

د Pb ځای په ځای کول د Sn سره د بند واټن کموي

د هالوجنونو تنظیم کول (I → Br → Cl) د بند واټن زیاتوي

د FA/MA/Cs مخلوط کول د کرسټال ثبات او انرژۍ کچه په ښه توګه تنظیموي

د مثال په توګه، د ماسټر موادو MAPbI₃ د بینډ ګیپ نږدې 1.55 eV لري. د Sn یا FA معرفي کول دا په اسانۍ سره 1.35-1.4 eV ته تنظیموي — د تیوریکي مطلوب سره نږدې — د دې بینډ جوړښت تقریبا د لمر وړانګو لپاره تنظیم شوی.

III. پیرووسکایټ: د پام وړ موثریت هاخوا، د هغې غوښتنلیکونه تخیل ردوي

د پیروسکایټ ځواکمنتیا د موثریت هاخوا د هغې د پام وړ پلاستیکیت پورې غځیږي:

• دا په شفاف لمریز شیشې کې جوړ کیدی شي
• د مخونو د جوړولو لپاره د انعطاف وړ فلمونو په بڼه جوړ شوی
• د اغوستلو وړ وسیلو او کمپیکټ الکترونیکونو سره مدغم شوی
• د موثریت خنډونو د لرې کولو لپاره په ټنډم حجرو کې د سیلیکون سره یوځای شوی

تر ۲۰۲۵ کال پورې، چین د نړۍ لومړی پیروسکایټ ټول سناریو شنه بریښنا مظاهرې پارک جوړ کړ. لویې څیړنیزې ادارې د موثریت ریکارډونه ماتولو ته دوام ورکوي، چې د دې ټیکنالوژۍ د لابراتوار څخه صنعتي کیدو ته د ګړندي لیږد نښه کوي.

که څه هم ثبات، د هوا مقاومت، او په لویه کچه تولید لاهم ننګونې دي، پیرووسکایټ بې له شکه د نړیوالې انرژۍ ټیکنالوژۍ سیالۍ مرکزي نقطه ګرځیدلې ده.

IV. 1.5 eV د نوي دور دروازه پرانیزي

په راتلونکي کې، تاسو ممکن شاهدان شئ:

د شیشې په څیر شفافې بریښنا تولیدونکې کړکۍ

الټرا نري فوتوولټیک فلمونه د سټیکرونو په څیر سپک دي

د لمریزې انرژۍ انعطاف منونکي ټوکرونه د ټوکر په څیر انعطاف منونکي دي

چتونه، دیوالونه، او حتی بریښنایی پوښونه په خاموشۍ سره 'د بریښنا تولید لپاره رڼا جذبوي'

دا ظاهرا ساینسي افسانوي سناریوګانې ټولې د هغه بشپړ ۱.۵ eV بینډ ګیپ او د پیروسکایټ موادو د انعطاف وړ، تنظیم وړ ساختماني ګټو څخه رامینځته کیږي.

دا فوتوولټیک انقلاب، چې د بانډ ګیپ د "طلایی نقطې" لخوا رامینځته شوی، دمخه د انرژۍ د بدلون څپې په مینځ کې په خاموشۍ سره پیل شوی دی.