توصل علماء إلى تقنية جديدة لإنشاء الخلايا الشمسية، تضمن متانة أكبر وكفاءة أعلى.
وقال العلماء الذين كان من بينهم المؤلف المشارك في الدراسة، نيلسون دزاد، إن المادة الأساسية المستخدمة في الطريقة الجديدة هي “البيروفسكايت”.
وهذه المادة، وفق ما نشرته مجلة Nature Energy، تضمن تحقيق كفاءة عالية تصل إلى 21.59٪ من تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.
وخاض العلماء في إنشاء هذه الطريقة تحديًا كبيرًا لإضافة ميزة المتانة إلى الخلايا الشمسية من الجيل الثاني، الصديقة للبيئة وقليلة التكلفة.
أهمية “البيروفسكايت”
تُعد البيروفسكايت تقنية شمسية واعدة، والتي تُمكّن المختصين بتصنيع الخلايا في درجة حرارة الغرفة العادية باستخدام طاقة أقل من مواد السيليكون التقليدية.
وهذه الميزة تجعل عملية إنتاج الخلايا الشمسية أقل تكلفة وأكثر استدامة، بحسب الأستاذ المساعد في هندسة الطاقة والمعادن في جامعة ولاية بنسلفانيا، دزاد.
وأشار دزاد إلى أن المرشحات الرئيسية المستخدمة في صنع هذه الأجهزة في الطرق التقليدية، تكون مصنوعة من هاليدات المعادن العضوية وغير العضوية الهجينة.
وهذه المواد تحتوي على مكونات عضوية معرضة للرطوبة والأكسجين والحرارة، بما يجعلها عُرضة لتدهور الأداء السريع.
فيما تعتمد الطريقة الجديدة على مواد البيروفسكايت غير العضوية مثل يوديد الرصاص السيزيوم، والتي يمكنها تحمّل الظروف البيئية المختلفة.
ولكن في نفس الوقت هناك تحديًا في التعامل مع مواد البيروفسكايت، نظرًا لأنها تتوفر في أشكال بلورية مختلفة بعضها نشط والبعض الآخر غير نشط ضوئيًا.
ويكمن التحدي في أن بعض المواد النشطة قد تتحول إلى طور غير نشط خلال مراحل التصنيع، مما يؤدي إلى حدوث عيوب ويقلل من كفاءة الخلية الشمسية.
أفضل الأجهزة
أدت الأبحاث إلى تصنيع جهاز حقق كفاءة تحويل طاقة بنسبة 21.59%، والتي تُعد من بين أعلى المعدلات المسجلة لهذا النوع، إلى جانب الاستقرار.
وقال دزاده إن الأجهزة حافظت على أكثر من 90% من كفاءتها الأولية بعد 200 ساعة من التخزين في ظل الظروف المحيطة.
وتُشير هذه النتائج الأولية إلى أن العلماء سيتمكنون من تصنيع وحدات خلايا شمسية ذات حجم كبير من البيروفسكايت، تتمتع باستقرار كبير.
من ناحية أخرى، طوّر علماء في جامعة تشونام في كوريا الجنوبية طريقة الترسيب المزدوج لتصنيع الخلايا الشمسية.
وتعمل هذه التقنية على ترسيب مرحلة واحدة باستخدام تقنية الهواء الساخن، والأخرى باستخدام التبخر الحراري ثلاثي المصدر، التي تشمل إضافة كميات صغيرة من المضافات الجزيئية والعضوية.
ويقول أستاذ الأبحاث في جامعة تشونام في كوريا الجنوبية والمؤلف الرئيسي للورقة البحثية، ساوانتا إس مالي، إن هذه العملية أدت إلى تحسين الخواص الكهربائية والكفاءة واستقرار الخلايا الشسمية.
وستؤدي تقنية الترسيب إلى تطوير خلايا شمسية من البيروفسكايت عالية الكفاءة والمستقرة، بحسب دزاده.
وقال دزاده: “مع هذا النهج، نعتقد أنه سيكون من الممكن في المستقبل القريب رفع كفاءة هذه المادة إلى أكثر من 25%، وبمجرد أن نفعل ذلك، يصبح التسويق التجاري لهذه الخلايا قريبًا جدًا.”
الصين تقيد صادراتها من مواد صناعة الرقائق الإلكترونية.. لماذا؟
ماذا قدم الفائزون في تحدي “UpLink” لتوفير الأمن الغذائي بالمناطق القاحلة؟
