خلايا شمسية رخيصة الثمن وعالية الكفاءة

حقق النظام الكهروضوئي المبتكر معدل تحويل للطاقة بنسبة 12.8%، وكان مستقرًا لأكثر من 1000 ساعة تحت الإشعاع الشمسي الكامل. ومن المتوقع أن يؤدي هذا الاكتشاف إلى خفض تكلفة الخلايا الشمسية التجارية بشكل كبير.

[ترجمة د.نحماني موشيه]
نجح العلماء في تطوير خلية شمسية فعالة بشكل خاص تعتمد على معدن البيروفسكايت [CaTiO3] الذي لا يتطلب وجود طبقة موصلة للثقب. حقق النظام الكهروضوئي المبتكر معدل تحويل للطاقة بنسبة 12.8%، وكان مستقرًا لأكثر من 1000 ساعة تحت الإشعاع الشمسي الكامل. ومن المتوقع أن يؤدي هذا الاكتشاف إلى خفض تكلفة الخلايا الشمسية التجارية بشكل كبير.

تحمل الخلايا الشمسية المعتمدة على معدن البيروفسكايت [3CaTiO] وعدًا كبيرًا في تطوير موضوع الطاقة الشمسية في السوق التجارية. تستفيد الخلايا الشمسية من طبقة نقل الثقب التي تشجع النقل الفعال للتيار الكهربائي بعد التعرض لأشعة الشمس. وفي الوقت نفسه، فإن إنتاج المواد العضوية بمثل هذه الطبقة مكلف للغاية ويفتقر إلى الاستقرار الحراري لفترة طويلة.

الآن، تفيد مجلة Science العلمية المرموقة أن فريقًا من الباحثين من الصين، بقيادة البروفيسور هونغوي هان، نجح في تطوير خلية شمسية عالية الكفاءة تعتمد على معدن البيروفسكايت الذي لا يتطلب وجود طبقة موصلة للثقب، مع كفاءة تحويل الطاقة تصل إلى 12.8% واستقرار طويل الأمد من 1000 ساعة تحت أشعة الشمس الكاملة ودرجة الحرارة المعتدلة. لقد اجتذبت الأنظمة الهجينة العضوية وغير العضوية المكونة من هاليد الرصاص ميثيل أمونيوم والبيروفسكايت الكثير من الاهتمام في مجال المكونات الكهروضوئية ذات الطبقات الصغيرة، وذلك بفضل معامل الامتصاص العالي، والتوصيل العالي لحاملات الشحنة، وطول النبضة الطويل. وفي الوقت نفسه، تعتبر هذه الخلايا باهظة الثمن أيضًا بسبب وجود طبقة موصلة للثقب تتطلب استخدام مواد نظيفة للغاية وعمليات إنتاج معقدة.

صنع العلماء الخلية الشمسية الجديدة عن طريق صب محلول من يوديد الرصاص، ويوديد ميثيل الأمونيوم، وحمض فاليريك 5 أمونيوم من خلال طبقة كربون مسامية. تم تجميع نظام السقالات للخلية الشمسية بمساعدة طبقة مزدوجة من ثاني أكسيد التيتانيوم وثاني أكسيد الزركونيوم المغلفة بطبقة كربون مسامية ومادة بناء من نوع الأحماض الأمينية مصممة لتشجيع عجز ونمو بلورات معدن البيروفسكايت داخل المسام. أظهرت البلورات المعدنية الناتجة كفاءة أعلى في توليد وتجميع الشحنات الكهربائية مقارنة بخلايا البيروفسكايت التقليدية. كما تبين أن النظام الجديد الذي يتكون من ثلاث طبقات تحتوي على موصل ثقب عضوي مستقر للغاية.

ويمكن استخدام هذا النوع من الخلايا الشمسية لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة المتجددة في المستقبل، وذلك في ضوء حقيقة أنها تتغلب على أحد العوامل الرئيسية المقيدة - التكلفة المالية.

أخبار الدراسة