خلية شمسية من البيروفسكايت خالية من الرصاص.. ابتكار هندي جديد

نوار صبح

2024-05-24

0 644

خلية شمسية من البيروفسكايت الخالي من الرصاص — خلايا بيروفسكايت شمسية - الصورة من إيكونوميك تايمز الهندية

أعلن باحثون من جامعة شيكتارا الهندية، نجاحهم في تحسين استقرار وأداء خلية شمسية من البيروفسكايت العضوية وغير العضوية، من خلال تطبيق إستراتيجية تسمى تصنيف فجوة الحزمة.

وتحمل تقنية خلية البيروفسكايت الشمسية آفاقًا واعدة لزيادة كفاءة ألواح الطاقة الكهروضوئية، ولذلك تشهد تطويرًا مستمرًا لدى المختبرات ومراكز الأبحاث.

وأفادت معلومات جديدة، اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، أن التصنيف يشمل تمكين خلية شمسية من البيروفسكايت الممتصة من جمع نطاق أوسع من فوتونات الضوء، عن طريق تعديل سمكها وخصائصها.

وقال أبرز مؤلفي البحث، جايا مادان: "توضح دراستنا فعالية إستراتيجيات تصنيف فجوة الحزمة الخطية والمكافئة في تحسين امتصاص الضوء وتعزيز الأداء"، "يبدو أن التصنيف المكافئ ، تحديدًا، واعد".

برنامج سعة الخلايا الشمسية

استعمل العلماء لدى جامعة شيكتارا في الهند برنامج سعة الخلايا الشمسية "إس سي إيه بي إس- 1 دي" SCAPS-1D، الذي طوّرته جامعة غينت University of Ghent البلجيكية، لمحاكاة تكوين الخلية الجديد، وفق ما نشرته مجلة بي في ماغازين (pv-magazine).

وافترض العلماء أن تصميم خلية شمسية من البيروفسكايت الخالي من الرصاص والمعتمدة على القصدير، ممكن من خلال دمج تصميم فجوة النطاق يؤدي إلى فجوة نطاق/تقارب معدلة على امتداد عمق الطبقة الممتصة، ما يرفع كفاءة الخلايا الشمسية.

وصمم العلماء خلية شمسية من البيروفسكايت، بحيث تحتوي على ركيزة مصنوعة من أكسيد القصدير المغطى بالفلور (FTO)، وطبقة نقل الإلكترون (ETL) تعتمد على أكسيد السيريك (CeO2)، وممتص البيروفسكايت، و"طبقة الأنود البينية" (HTL) المصنوعة من النحاس، الحديد والقصدير (Cu2FeSnS4)، إضافة إلى الذهب.

بالنسبة لكل من "طبقة نقل الإلكترون" و"طبقة الأنود البينية"، كان من المفترض أن يكون سمكها 100 نانومتر، بينما بالنسبة للامتصاص، استعمل الأكاديميون سمكًا يتراوح من 50 نانومتر إلى 500 ميغاواط، مع طاقة فجوة نطاق متغيرة تتألف من 1.25 فولت و1.78 فولت.

واختُبر التكوين المقترح لأحدث خلية شمسية من البيروفسكايت، بافتراض ظروف الإضاءة القياسية، إذ حقق كفاءة تحويل طاقة بنسبة 23.61% مع نهج التدرج المكافئ، و21.68% مع التدرج الخطي، حسبما نشرته مجلة في في ماغازين (pv-magazine).

وأظهرت عمليات المحاكاة أنه من خلال استبدال مواد "طبقة نقل الإلكترون" و"طبقة الأنود البينية" المستعمَلة بأكسيد القصدير وسلفونات البوليسترين، على التوالي، قد تتجاوز كفاءة الخلية نسبة 24%، حسبما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

مفهوم الخلية الشمسية الجديد

وُصف مفهوم أحدث خلية شمسية من البيروفسكايت، في دراسة بعنوان "تعظيم الأداء الكهروضوئي للخلايا الشمسية البيروفسكايت غير العضوية من خلال تصنيف فجوة النطاق وتصميم المواد"، المنشورة في مجلة سولار إنرجي Solar Energy.

وخلص أبرز مؤلفي البحث، جايا مادان، إلى القول: "يقدّم بحثنا طريقًا مقْنعًا نحو إنتاج خلية شمسية من البيروفسكايت، عالية الأداء ومستدامة ومستقرة".

وأضاف أن "التقدم في هندسة فجوة النطاق وتصميم المواد المعروضة في هذه الدراسة يحمل وعدًا كبيرًا لتسريع تسويق تقنيات البيروفسكايت الكهروضوئية الخالية من الرصاص".

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..