براساس تصمیم دانشکدگان علوم مبنی بر انجام مصاحبه و گفت‌گو با استادان به منظورمعرفی حوزه‌های تحقیقاتی و دستاوردهای ایشان، در نخستین مصاحبه، روابط عمومی دانشکدگان با دکتر یاسر عبدی، استاد فیزیک دانشکدگان علوم، گفت‌وگویی انجام داد.

  دکتر یاسر عبدی، استاد دانشکده فیزیک دانشکدگان علوم دانشگاه تهران است. وی تا کنون مسئولیت‌هایی از جمله سرپرستی موسسه علوم و فناوری‌های کوانتومی دانشگاه تهران، معاون آموزشی وتحصیلات تکمیلی دانشکدگان علوم، معاون پژوهشی دانشکده فیزیک، عضو کمیته تخصصی فیزیک دفتر گسترش و برنامه‌ریزی وزارت علوم، تحقیقات وفناوری، مدیر گروه حالت جامد، عضو کمیته تخصصی علوم و فناوری نانو، عضو کمیته تخصصی فیزیک، همکاری در کمیته تدوین سند راهبردی و نقشه راه فناوری نانو در صنعت برق و... را بر عهده داشته است. عمده فعالیت های پژوهشی و حوزه تحقیقاتی ایشان در زمینه سلول‌های خورشیدی است.

دکتر عبدی، استاد فیزیک دانشکدگان علوم دانشگاه تهران:

اگر بپذیریم که هزینه تولید برق در شرایط کنونی برای دولت‌ها خیلی بیشتر از انرژی خورشیدی است حتما کشور ما هم به آن سمت خواهد رفت که بتواند به دانشمندان و مهندسان خود اعتماد کند/ با انرژی خورشیدی می‌توانیم برق تمام روستاها و مناطق صعب‌العبور را به سادگی تامین کنیم حتی عشایر در حال کوچ می‌توانند از انرژی خورشیدی با نصب  نیروگاه‌های سیار بهره‌مند شوند

• با تشکر از اینکه در این گفت‌و‌گو شرکت کردید لطفا به عنوان سوال اول بفرمایید خاصیت سلول‌های خورشیدی چیست؟

 سابقه سلول‌های خورشیدی به حدود 60- 70 سال قبل، زمانی که فتوولتائیک ابداع شد بازمی‌گردد. سال‎ها روی آن آزمایش‌های مختلف انجام شده تا بتوانند آن را طوری بسازند که بیش از هرچیز ارزان و انعطاف‌پذیر و قابل نصب در جاهای مختلف باشد. سلول‌های شفافی که بتوان آنها را در شیشه پنجره‌ها استفاده کرد.

• سلول‌های خورشیدی امروزه چه کاربردهایی دارند و چقدر توسط نسل جدید مورد استفاده قرار می‌گیرد؟

 در سال‌های اخیر بر روی  سلول‌های خورشیدی کارهای زیادی انجام شده تا جایگزین سوخت‌های فسیلی شوند. با توجه به اینکه سوخت‌های فسیلی رو به اتمام است و اینکه جزء انرژی‌های ناپاک نیز محسوب می‌شوند، بشر آینده ناگزیر است از سلول‌های خورشیدی استفاده کند. امروزه نیز، از سلول‌های خورشیدی در کشورهای مختلف دنیا استفاده‌های فراوانی می‌شود و در کشور ما هم باید تلاش‌های بسیاری صورت گیرد تا بتوانیم از این رقابت عقب نمانیم.

• کارهای پژوهشی و مقالات شما در این حوزه بیشتر به چه موضوعاتی پرداخته است؟

مقالات متعددی در زمینه سلول‌های خورشیدی داریم. با توجه به اینکه رشته ما فیزیک و به صورت تخصصی‌تر  نانوفیزیک و فیزیک ادوات است، نانوالکترونیک سلول‌های خورشیدی به خصوص سلول‌های خورشیدی نسل جدید که بر پایه نانوساختار هستند به حوزه ما مربوط می‌شود. البته از دیدگاه فیزیک، ما با استفاده از نانوساختارهای متعدد بلورهای متعدد به لحاظ فیزیکی تولید انرژی الکتریکی یا نیروی الکتریکی از انرژی خورشیدی را بهینه می‌کنیم. اگر بخواهم به به‌عنوان یک محقق فیزیک به صورت خلاصه درباره فرایندی که در سلول خورشیدی اتفاق می‌افتد توضیح  بدهم، باید بگویم سلول خورشیدی برای اینکه انرژی یا برق تولید کند (سلول‌های فتوولتائیک) نور به یک قطعه‌ رسانا یا قطعه‌ای نانوساختار می‌تابد که به صورت نامتجانس به لحاظ الکتریکی در کنار هم قرار گرفته‌اند و تابش نور یا فوتون‌ها منجر به تولید الکترون حفره می‌شود. الکترون حفره‌های تولید‌شده همان بارهای مثبت، منفی هستند که قرار است برای ما برق تولید کنند. برای اینکه طول عمر اینها افزایش پیدا کند باید از یکدیگر جدا شوند. بعد از اینکه از هم جدا ‌شدند الکترون‌ها و حفره‌هایی که بارهای مثبت دارند باید به سمت الکترون‌های مثبت و منفی بروند و برای ما برق تولید کنند. حرکت الکترون‌ها به سمت الکترودها هم باید به نحوی مهندسی شود که الکترون‌ها قبل از رسیدن به الکترود مربوط به خود از بین نروند. بنابراین، برای  افزایش بازدهی یک سلول خورشیدی ما باید بتوانیم درصد زیادی از نور خورشید را اولا جذب کنیم که درصد زیادی از فوتون‌ها بتوانند تبدیل به الکترون و حفره شوند و درصد زیادی از الکترون حفره‌ها بتوانند از هم جدا شوند و درصد زیادی از الکترون و حفره‌هایی که از هم جدا شده‌اند بتوانند ترابرد موفقیت‌آمیزی به سمت الکترودهای مربوطه‌به خود  داشته باشند تا در نهایت ضرب همه اینها  بتواند بازدهی مطلوب به ما بدهد. در واقع به عنوان محققانی که فیزیک حرکت الکترون‌ها، تولید الکترون حفره‌ها و فیزیک جذب نور در نانوساختارها را  مطالعه و بهینه می‌کنیم از این دانش استفاده می‌کنیم تا افزایش بازدهی در سلول‌های خورشیدی را برای مواد مختلف نانوساختار فراهم کنیم و اینها مجموعه کارهایی است که در آزمایشگاه تحقیقاتی‌ به آن می‌پردازیم.

• آیا تحقیقات شما جنبه  کاربردی هم داشته است؟

کار ما آزمایشی و کاربردی است. علاوه بر مطالعات فیزیکی، تئوری و نظری که روی سلول‌هایی که می‌سازیم انجام می‌دهیم، بازدهی آنها را نیز اندازه‌گیری،  طول عمر آنها را رصد و عوامل موثر در ناپایداری و عوامل موثر بر بهبود عملکرد آنها را بررسی می‌کنیم و این سلول‌ها به صورت سلول‌های آزمایشگاهی در آزمایشگاه ساخته می‌شوند. این سلول‌ها در دنیا هنوز به آن حد مطلوب پایداری نرسیده‌اند که بتوانند وارد بازار شوند. البته ما هم از این قاعده مستثنا نیستیم. در حال تلاش برای این هستیم که بتوانیم طول عمر، پایداری، تکرارپذیری و عملکرد آنها را به حدی زیاد کنیم که قابل رقابت با سلول‌های نسل اولیه وقابل عرضه به بازار باشند.

• هزینه تولید انرژی خورشیدی چقدر است. آیا در قیاس با سایر تکنولوژی‌های تولید انرژی، به صرفه است؟

هزینه تولید سلول خورشیدی خیلی بالا نیست، البته ایجاد زیرساخت‌های مورد نیاز در حوزه انرژی و ساخت نیروگاه‌های خورشیدی، بادی، آبی، گازی و سوخت‌های دیگر، به سرمایه‌گذاری نیاز دارد. معمولا به این ترتیب که برای تولید سلول‌های خورشیدی ابتدا یک سرمایه‌گذاری اولیه انجام می‌شود. طول عمر نیروگاه تولید سلول‌های خورشیدی متوسط 10 تا 15 سال است و حالا  باید این‌طور سنجید که وقتی نیروگاه ساخته می‌شود، سلول خورشیدی  با همان هزینه اولیه قرار است 10 تا  15 سال انرژی تولید کند و این به مقرون به صرفه است.

 بنابران، باید تلاش کنیم هزینه ساخت اولیه نیروگاه خورشیدی را پایین بیاوریم. استفاده از این انرژی در کشورهایی مانند کشور ما که از انرژی آفتابی خوبی برخوردار است و در اغلب روزهای سال تابش خورشید را دارد، به صرفه است. البته اگر بخواهیم برقی  را که به صورت یارانه‌ای در اختیار مردم قرار می‌گیرد در نظر بگیریم ممکن است خیلی به صرفه نباشد، اما اگر یارانه را از برق‌ حذف کنیم، نه تنها برای دولت‌ها، بلکه برای مردم هم خیلی به صرفه خواهد بود که به سمت نسل اول سلول‌های خورشیدی (سیلیکونی) بروند. این موضوع  از این جهت قابل طرح است  که هرچند این سلول‌های نسل جدید هنوز کاملا وارد بازار نشده‌اند، ولی سلول‌هایی هستند که با هزینه‌های خیلی کمتر و قابلیت‌های بیشتر ساخته می‌شوند. بنابراین در آینده نه‌چندان دور نسل‌های جدیدی از سلول‌های خورشیدی را خواهیم داشت که نه‌ تنها به صرفه، بلکه به شدت قابل رقابت با سایر انواع تولید انرژی خواهند بود.

• چه روش‌هایی برای بهبود بازدهی سلول‌های خورشیدی وجود دارد و در کشور ما چه اندازه در این مسیر حرکت کرده‌ایم؟

برای افزایش بازدهی‌ سلول‌های خورشیدی نسل اول که سیلیکونی بودند روش‌هایی وجود داشت. سال‌ها دانشمندان روی آن کارکردند و به بازدهی‌های بیش از ۳۰ درصد رسید که عملا متوقف شد. البته برای سلول‌های نسل اول بازدهی بیشتر از این حتی به لحاظ تئوری قابل  تصور نیست. به همین دلیل نسل‌های جدیدتر سلول خورشیدی، یعنی نسل دوم و سوم پدید آمدند.  در نسل سوم، سلول‌ها بر مبنای نانوساختار بودند و پیش‌بینی می‌شود بازدهی آنها تا بیش از۷۰ درصد هم ‌ بالا برود. روش‌های متعددی نیز برای افزایش بازدهی آنها وجود دارد. البته مسأله فقط بازدهی سلول‌های خورشیدی نیست، بلکه طول عمر، آلاینده نبودن موادی که در سلول‌های خورشیدی به کار می‌رود، پایداری در برابررطوبت و دما نیز از اهمیت بسیاری برخوردار است. امروزه دانشمندان مطالعات بسیاری روی این مسأله انجام داده‌اند. در ایران نیز فعالیت‌های بسیاری در این حوزه انجام شده و هنوز هم در حال پژوهش هستیم. در ایران، تحقیقات بسیاری در حوزه تولید سلول‌های خورشیدی و مطالعات بر پایه آن داریم، ولی در صنعت به دلیل اینکه در خصوص سلول‌های نسل اول خیلی فعال نبودیم به لحاظ تولید صنعتی از کشورهای دیگر دنیا عقب‌تر هستیم، ولی با پیشرفت‌هایی که در سلول‌های نسل جدید حاصل می‌شود با پیدا کردن راهی برای ورود به بازار و  تکامل سلول‌های نسل جدید در سطح دنیا می‌توان انتظار داشت که این صنعت در کشور ما هم پیشرو شود. ولی هنوز در به لحاظ تولید در صنعت کاری انجام نمی‌شود. البته  شرکت‌هایی هستند که پنل‌های خورشیدی را خریداری و اسمبل و در ساخت نیروگاه‌ها از آن استفاده می‌کنند. با وجود اینکه سلول‌های نسل اول بر پایه سیلیکونی پیچیدگی زیادی ندارند ما هنوز نتوانستیم  در کشور سلول خورشیدی بسازیم،. امیدوارم در ایران بتوان روی سلول‌های نسل جدید تمرکز کرد وآن را به تولید انبوه رساند.

•  مزیت انرژی‌های تجدیدپذیر به‌ویژه خورشیدی چیست و چرا در سال‌های اخیر به این نوع انرژی‌ها توجه شده است؟

انرژی‌های تجدیدپذیر پاک دو مزیت عمده دارند: یکی اینکه تجزیه‌پذیر هستند، یعنی چیزی را مصرف نمی‌کنیم که تمام شود، بنابراین نگران به پایان رسیدن آن نخواهیم بود. به‌هرحال انرژی لایزال خورشید، انرژی باد وغیره انرژی‌هایی هستند که همیشه وجود دارند و اگر به طور خاص بخواهیم به انرژی خورشیدی بپردازیم در کشور ما هم به شدت فراوان است و اگر در مناطقی از کویرهای کشور نیروگاه  داشته باشیم نه تنها می‌توانیم برای کل کشور تامین انرژی کنیم، بلکه صادرات هم می‌توانیم داشته باشیم. بنابراین، ما هم منبع غنی از انرژی تجدیدپذیر خورشیدی داریم که مهمترین مزیت آن به شمار می‌رود. مزیت دوم پاک بودن آن است بر خلاف انرژی های فسیلی،  در واقع منابع سوختی ناپاک مثل مازوت، گاز، نفت و مانند آن منجر به آلودگی فراوان می‌شود، ولی انرژی خورشیدی انرژی پاک است و هیچ‌گونه آلایندگی هم ندارد. بنابراین، وقتی این دو مزیت را کنار هم قرار می‌دهیم و رو به اتمام بودن ذخایر نفتی در جهان را مورد توجه قرار می‌دهیم ناگزیریم به سمت این انرژی‌ها  برویم.

•  چرا با وجودی که کشورما قابلیت استفاده از انرژی خورشیدی را دارد کمتر از این نوع انرژی استفاده می‌کند؟

اگر ما سیاست تخصیص یارانه به انرژی برق را حذف کنیم و دولت‌ها برای تامین برق موظف به استفاده از انرژی خورشیدی باشند می‌توان از این انرژی استفاده کرد. دولت‌های ما متاسفانه علاوه بر هزینه‌های تولید روزانه برق هزینه‌های انتقال را هم متحمل می‌شوند، یعنی نیروگاهی را در بخشی از کشور ایجاد می‌کنیم بعد این انرژی باید منتقل به یک شهر یا منطقه دیگر شود، این در حالی است که با انرژی خورشیدی می‌توانیم برق تمام روستاها، مناطق صعب‌العبور و مناطقی که جمعیت کمی دارد و انتقال برق به آن مناطق به صرفه نیست  به سادگی تامین کنیم. حتی عشایر ما که در حال کوچ هستند می‌توانند از انرژی خورشیدی با نصب یکسری نیروگاه‌های سیار بهره‌مند شوند. بنابراین، اگر بپذیریم که هزینه تولید برق در شرایط کنونی برای دولت‌ها خیلی بیشتر از انرژی خورشیدی است حتما کشور ما هم به آن سمت خواهد رفت که بتواند به دانشمندان و مهندسان خود اعتماد کند. امیدوارم بتوانیم در استفاده از این انرژی پاک و تجدیدپذیر با توجه به اینکه منبع خوبی از آن در کشور داریم در تولید پیشگام باشیم.