رفع كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية.. فريق سعودي يحقق إنجازًا غير مسبوق

2023-04-13

0 11٬898

كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية — ألواح شمسية - أرشيفية

حقق فريق بحتي سعودي إنجازًا غير مسبوق من خلال رفع كفاءة الخلايا الشمسية، وهو ما يمثّل حلًا لزيادة قدرات توليد الكهرباء من المصادر المتجددة وخفض التكاليف.

وأنهى فريق بحثي من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية "كاوست" مشروع رفع كفاءة الخلايا الترادفية المصنوعة من مادة البيروفسكايت والسيليكون، وفق البيانات التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

يضع المشروع حلولًا لأزمة ارتفاع تكلفة تطوير الخلايا الشمسية عالميًا، وحاجة مجال الطاقة الشمسية إلى مواد جديدة وأساليب مبتكرة تحقق كفاءات أعلى لدعم أهداف الطاقة المتجددة العالمية.

الخلايا الشمسية الترادفية — تطوير كفاءة الخلايا الشمسية - الصورة من كاوست

كفاءة الخلايا الشمسية

تمثّل كفاءة تحويل الجهد الكهربائي للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري المهيمنة على السوق العالمية من 20-22%، وتأتي الخلايا الشمسية الترادفية التي تجمع بين خلايا السيليكون والبيروفسكايت بديلًا واعدًا للغاية وعالي الأداء وقابلًا التطبيق على نطاق واسع للخلايا الشمسية البلورية التقليدية.

وتعدّ "كاوست" الطاقة من مجالات البحث الإستراتيجية، التي توليها أولوية قصوى لتطوير أبحاث الخلايا الشمسية من خلال مركزها للطاقة الشمسية الذي يضم مختبر الطاقة الكهروضوئية.

كما يعدّ الابتكار طفرة كبيرة في مجال الطاقة الشمسية في وقت تُقدِّر فيه التوقعات أن تبلغ حصة خلايا البيروفسكايت والسيليكون الترادفية في السوق العالمية للخلايا الشمسية أكثر من 10 مليارات دولار بحلول عام 2032.

أعلى نسبة كفاءة عالميًا

طوّر باحثو المختبر خلية شمسية ترادفية من البيروفسكايت والسيليكون بكفاءة تحويل للطاقة تبلغ 33.2%، وهي أعلى نسبة كفاءة مسجلة للخلايا الترادفية في العالم حتى الآن.

تتجاوز كفاءة الطاقة، المسجلة من قبل فريق البحث السعودي، سجلّ معهد هلمهولتز برلين للمواد والطاقة، الذي استطاع تحقيق نسبة كفاءة بلغت 32.5%.

واعتُمِدَت هذه الخلايا الشمسية من قبل مؤسسة اختبار الطاقة الشمسية الأوروبية، وتصدّرت قائمة أفضل أبحاث كفاءة الخلايا الشمسية التي يشرف عليها المختبر الوطني للطاقة المتجددة في الولايات المتحدة.

ويفتح الرقم القياسي الذي حققته "كاوست" في رفع كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية، الآفاق للإمكانات الواعدة والهائلة للخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من مادة البيروفسكايت والسيليكون، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق أهداف الطاقة المتجددة بسرعة ودعم جهود مكافحة تغير المناخ.

تفاصيل التقنية السعودية

أوضح أستاذ هندسة وعلوم المواد والمدير المشارك المكلف لمركز أبحاث الطاقة الشمسية في "كاوست"، ستيفان دي وولف، أنه أسهم في هذا الإنجاز العديد من الباحثين الرواد المتخصصين في التحليل الطيفي البصري وتحليل عيوب الخلايا، وقابلية التوسع والاستقرار للخلايا الشمسية الترادفية فائقة الكفاءة.

وأشار إلى أن الخلية الشمسية الترادفية الجديدة التي طورتها "كاوست" تضم طبقة علوية من البيروفسكايت مرصوفة فوق خلايا سفلية من السيليكون؛ إذ تمتص طبقة البيروفسكايت الضوء الأزرق بشكل أفضل، بينما تمتص طبقة الأساس السيليكونية الضوء الأحمر بشكل أفضل.

وأضاف أن الجمع بين هاتين المادتين يؤدي إلى زيادة امتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى جهد كهربائي بشكل أكثر كفاءة من نظائر خلايا السيليكون التقليدية.

ويستكشف فريق "كاوست" حاليًا طرقًا قابلة للتطوير لإنتاج خلايا ترادفية من البيروفسكايت والسيليكون على نطاق صناعي بمساحات تزيد عن 240 سنتيمترًا مربعًا، بالإضافة إلى تطوير إستراتيجيات للحصول على خلايا ترادفية عالية الاستقرار متوافقة مع بروتوكولات الاستقرار الصناعي الصارمة.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..