رئيسية أخبار الطاقة المتجددة طاقة متجددة

خلايا البيروفسكايت الشمسية تسجل رقمًا قياسيًا.. وكفاءة 80%

دينا قدري

2024-09-03

1 525

تحسين كفاءة خلايا البروفسكايت الشمسية الترادفية — خلايا البيروفسكايت الشمسية - الصورة من منصة "باور إنجينيرينغ إنترناشيونال"

حقّقت خلايا البيروفسكايت الشمسية إنجازًا جديدًا، من شأنه أن يُسهم في التغلب على التحديات التي تحدّ من نشرها على نطاق واسع.

ووفق التحديثات التكنولوجية لدى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، حقّق فريق من الباحثين من جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا في الصين كفاءة تحويل طاقة قياسية بلغت 28.49% لخلية شمسية ترادفية مصنوعة من البيروفسكايت بالكامل.

واكتسبت خلايا البيروفسكايت الشمسية اهتمامًا كبيرًا في السنوات الأخيرة بسبب تكلفتها المنخفضة وسهولة تصنيعها وكفاءتها الواعدة.

ومع ذلك، تعوق التحديات المتعلقة بالاستقرار وتحسين الأداء تبنيها على نطاق واسع.

تحسين كفاءة الخلية الشمسية

حصل الباحثون على كفاءة تحويل طاقة معتمدة تبلغ 28.49% لخلايا شمسية ترادفية مصنوعة من البيروفسكايت بالكامل ذات الوصلتين، وفق ما جاء في الدراسة التي حصلت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

ويهدف فريق البحث إلى معالجة هذه القضايا من خلال نهجهم المبتكر؛ إذ طوّروا تقنية إعادة بناء السطح التي صُممت لتقليل العيوب داخل خلية البيروفسكايت العلوية ذات الفجوة النطاقية العريضة المصنوعة من القصدير والرصاص.

وفي سياق ذلك، يُمكن أن تؤدي العيوب في مواد البيروفسكايت إلى خسائر طاقة غير إشعاعية؛ ما يعوق الكفاءة الإجمالية للخلية الشمسية.

وحسب الدراسة -التي نشرتها مجلة نيتشر (Nature)- فإن "تحسين كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من البيروفسكايت بالكامل تعوقه إلى حدٍّ كبير عيوب السطح الناتجة عن فقدان إعادة التركيب غير الإشعاعي في أغشية البيروفسكايت ذات الفجوة النطاقية الضيقة المختلطة المصنوعة من القصدير والرصاص".

وتمكّن الباحثون من إنشاء أغشية البيروفسكايت المختلطة عالية الجودة المصنوعة من القصدير والرصاص مع عيوب مخفضة؛ ما أدى إلى تحسين نقل حامل الشحنة، وتقليل خسائر الطاقة عند واجهة طبقة نقل البيروفسكايت والإلكترون.

الخلايا الشمسية الترادفية

نتائج مبهرة

بنى الباحثون خلية شمسية بمساحة 0.0871 سنتيمترًا مربعًا؛ وتتميز الخلية بالبيروفسكايت المصنوعة من القصدير والرصاص المعالج بوصفها طبقة تمتص الضوء.

وحقّق الجهاز المحسن كفاءة تحويل طاقة بنسبة 28.80%، مع جهد دائرة مفتوحة مثير للإعجاب يبلغ 2.13 فولتًا، وكثافة تيار الدائرة القصيرة 16.06 مللي أمبير سم -2، وعامل ملء 84.19%.

وسلّطت هذه النتائج الضوء على فاعلية إستراتيجية إعادة بناء السطح في تحسين الأداء العام للخلية الشمسية.

لإثبات قابلية تطبيق نهجهم بشكل أكبر، وسّع الباحثون نطاق عملية التصنيع الخاصة بهم إلى أجهزة على مستوى الوحدات.

"لقد تحققنا أيضًا من فاعلية إعادة بناء السطح في أجهزة على مستوى الوحدات، وحصلنا على كفاءة تحويل طاقة بنسبة 23.39% مع مساحة فتحة 11.3 سم2"، كما لاحظ الباحثون في الدراسة.

وعلاوةً على ذلك، أظهرت الخلايا الترادفية المغلفة استقرارًا ملحوظًا؛ واحتفظت بنسبة 79.7% من كفاءتها الأولية بعد 550 ساعة من التشغيل المستمر تحت تتبع نقطة القدرة القصوى في الهواء المحيط.

ومن الجدير بالذكر أن هذا الاستقرار ضروري للغاية لتسويق خلايا البيروفسكايت الشمسية.

قفزة خلايا البيروفسكايت الشمسية

سجّلت خلايا البيروفسكايت الشمسية تطورات مهمة، تُعزز من نشرها على نطاق واسع خلال المرحلة المقبلة، بما يتواءم مع جهود نشر تقنيات الطاقة المتجددة الأحدث عالميًا، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

وأشار محللون إلى أنه بحلول نهاية العام الجاري (2024)، من المتوقّع أن تبلغ قدرات هذه الخلايا 1 غيغاواط، ترتفع إلى 6 غيغاواط بحلول نهاية العام المقبل (2025).

وتتمتع خلايا البيروفسكايت ببنية بلورية توفّر امتصاصًا قويًا للضوء، كما أنها تحظى بخاصية الشحن الكهربائي، ويسعى عدد من الشركات إلى دمج خلايا البيروفسكايت مع السيليكون المكون الرئيس الحالي للخلايا الشمسية لإنتاج ما يُعرف بالخلايا الترادفية.

وتتطلّب خلايا البيروفسكايت طبقات رقيقة جدًا ممتصة للضوء، وعادةً ما تكون المواد المستعملة منخفضة التكلفة ووفيرة؛ وهو ما يقود المدافعين عن الصناعة إلى القول إنه إذا آُنتِجَت خلايا البيروفسكايت على نطاق خلايا السيليكون؛ فستكون لها بصمة كربونية أقل.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..