پنلهای خورشیدی پس از یک دهه تحقیق و توسعه هنوز هم از دو مشکل اساسی رنج میبرند. این پنلها چندان بهینه نیستند و همچنین هزینهی تولید بسیار بالایی دارند. حداقل یکی از این مشکلهای اساسی باید پیش از جایگزین نمودن انرژی خورشیدی با انرژیهای ارزان نظیر سوخت فسیلی حل و فصل شده باشد؛ و اکنون به نظر میرسد قدمی به این سو برداشته شده است. بحران انرژی تا به جایی پیش رفته که برخی محققان برای بهبود وضع دریافت نیروی خورشیدی به مادهای معدنی به نام پروسکایت دل خوش کردهاند. پروسکایت مادهای آلی فلزی به شمار میرود که از خصوصیات عجیبی در جذب نور برخوردار است. اکنون یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه شیفلد میگوید که آنها به روشی برای ساخت پنلهای خورشیدی بسیار بهینه با استفاده از پروسکایت دست یافتهاند که در آن از اسپری نمودن مادهی مذکور بر روی سطح استفاده میشود. بنابراین به زودی ممکن است شاهد اسپری کردن سلولهای خورشیدی بر روی سطوح مورد نیاز باشیم. پروسکایت در اصل یک مادهی آلی فلزی با ساختار بلوری است که بیشتر از تیتاناتهای کلسیم شکل گرفته است و در سراسر دنیا از تهنشین رسوبات استخراج میشود. این ماده برای اولین بار حدود 150 سال پیش کشف شد اما دانشمندان به تازگی و در مدت اخیر تحقیق و بررسی بر روی آن به منظور جایگزین کردن این نیمه هادی با سیلیکون، بعنوان سازندهی پنلهای خورشیدی را آغاز کرده اند. بنابراین در صورتی که خواص این ماده و شیوهی بهره بردن از آن مشخص شود بطور مشخص میتوان از آن بهرههای فراوانی برد. استخراج و بدست آوردن پروسکایت به شکل قابل توجهی ارزانتر از سیلیکون تمام میشود و لایههای جذب نور ایجاد شده با این ماده میتواند به شکل چشمگیری نازک باشد. کافی است ضخامت ۱ میکرومتری این ماده در حالت حداقلی را با میزان ۱۸۰ میکرومتری سیلیکون مقایسه کنید تا متوجه بهینگی فرآیند تولید آن شوید. بر همین اساس، راهکار اسپری کردن بر روی پنلهای خورشیدی با استفاده از این ماده که توسط دانشگاه شیفلد مطرح شده را میتوان بعنوان یک راهکار کاملا عملی و ممکن در نظر گرفت.
در حال حاضر محققان موفق شدهاند 11 درصد جذب انرژی را از یک لایهی نازک پروسکایت بدست آورند. سلولهای خورشیدی که به روش سنتی با استفاده از این مادهی معدنی تولید شدهاند تا بهینگی 19 درصد نیز پیش رفتهاند که انتظار میرود در نهایت روش اسپری نمودن نیز به همین سطح از بهینگی دست یابد. ممکن است این ارقام چندان هیجان انگیز به نظر نرسد، اما سطح 20 درصد جذب انرژی برای یک پنل خورشیدی که در مرحلهی آزمایشی قرار دارد کاملا قابل قبول است. باید در نظر گرفت که سطح متوسط بهینگی در سلولهای خورشیدی سیلیکونی پس از سالهای سال تحقیق و توسعه تازه به حد 25 درصد رسیده و البته مواد دیگری نیز وجود دارد که میتوانند سطح بازدهی بالاتری در بر داشته باشند اما هیچ یک از آنها به مرحلهی قابل استفاده بودن نزدیک هم نشدهاند. پیشرفت و دستاورد اصلی در این تحقیقات، فرآیند اعمال لایهی نازک پروسکایت بر روی یک لایهی نازک یکپارچه است که در نتیجه ی آن، قادر خواهد بود نور را بر روی هر سطحی به شکل بهینه جذب کند. یک لایه از این ماده میتواند بعنوان پایهی پنلهای خورشیدی مورد استفاده در خودروها و دستگاههای موبایل که سطح کاملا تخت و مسطحی ندارند بسیار کاربردی باشد. همانطور که میدانید ساختار و خصوصیات سیلیکون بلور چندان انعطافپذیر نبوده پنلهای خورشیدی که به روش سنتی تولید میشوند حالتی کاملا تخت یا غیرقابل انعطاف دارند و نمیتوان چندان با طراحی آنها سر و کله زد؛ اما وقتی صحبت از اسپری کردن سلولهای خورشیدی در میان باشد روال کار بسیار گستردهتر خواهد شد. البته محققان دانشگاه شیفلد اذعان کردهاند که سطح بهینگی پنل خورشیدگی اسپری شده بر روی سطوح غیر مسطح اندکی کمتر از سطوح صاف خواهد بود.
فرآیند اسپری کردن، علاوه بر مزیت سطوح غیر مسطح، چند مزیت کلیدی دیگر نیز به همراه خواهد داشت. مهمترین منفعت این فرآیند، سادگی بی حد و حصر تولید پنلها در مقیاسهای دلخواه است. همان نازل اسپری که در تولید یک پنل خورشیدی کوچک برای استفادهی شخصی مورد استفاده قرار میگیرد میتواند بدون نیاز به هیچ تغییری به تولید پنلهای خورشیدی بزرگ برای خودروها یا صنایع بپردازد. تنها مسالهی موجود، مقدار دفعاتی است که این نازل برای پوشش دادن کامل سطح با لایههای دلخواه باید رفت و برگشت داشته باشد. راهحل مبتنی بر پروسکایت که مورد استفاده قرار گرفته، نیز میتواند با هزینهای اندک به تولید انبوه رسیده و کنترل بسیار بهتری نسبت به سیلیکون نیز به تولیدکننده ارائه میکند. تمام این موارد دست به دست هم داده و هزینهی تولید پایینتر سلولهای خورشیدی در آیندهی نزدیک را سبب خواهد شد. در حقیقت پروسکایت تقریبا به مرحلهای رسیده که بتواند جایگزین سیلیکون باشد و به این نقطه نزدیک میشود که سیلیکون را به کلی از تکنولوژی استاندارد تولید پنلهای خورشیدی خارج سازد. تنها در عرض چند سال، پنلهای مبتنی بر پروسکایت از سطح بهینگی تک رقمی خود را به مرحلهای نزدیک به سیلیکون رساندهاند و نشانی از توقف رشد آنها نیز وجود ندارد.