طبقة عازلة تحسّن أداء الخلايا الشمسية.. بكفاءة طاقة تصل إلى 26%
دينا قدري
ابتكر باحثون صينيون طبقة عازلة ذات بنية متعددة "شطيرية" لتحسين أداء وقابلية التوسع في الخلايا الشمسية، إذ حققت كفاءة طاقة بنسبة 26%.
ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، طوّر فريق بحثي بقيادة معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، الطبقة العازلة التي تُحسّن أداء خلايا البيروفسكايت الشمسية شبه الشفافة، والخلايا الشمسية الترادفية رباعية الأطراف.
وفي اختبار أجراه الفريق لقياس استقرار الخلايا، حافظت وحدات البيروفسكايت الصغيرة الشفافة على أكثر من 93% من الأداء الأولي، بعد أكثر من 1000 ساعة تخزين.
ونُشرت نتائج الاختبار في ورقة بحثية بعنوان "تصميم طبقة عازلة هيكلية من طبقة الفضة وطبقتي أكسيد الموليبدينوم لوحدات صغيرة ترادفية رباعية الأطراف، وهي متاحة في مجلة ماتريالز فيوتشيرز (Materials Futures).
طبقة عازلة في الخلايا الشمسية
تتكون الطبقة العازلة من طبقة رقيقة من الفضة بين طبقتي أكسيد الموليبدينوم، التي يمكن أن تعمل بصفتها طبقة نافذة أمامية للخلية في الخلايا الشمسية شبه الشفافة القائمة على سيزيوم الرصاص ثلاثي اليوديد (بيروفسكايت غير عضوي ذو فجوة نطاقية ممتازة واستقرار حراري) والخلايا الشمسية الترادفية رباعية الأطراف.
وأوضح العلماء أن الطبقة العازلة الجديدة تُعدّ أكثر فاعلية من خلال تحسين قدرات النقل وتجميع الناقلات، بالمقارنة مع طبقات أكسيد الموليبدينوم التقليدية.
وصنع العلماء خلية شبه شفافة من البيروفسكايت، متضمنًا طبقة عازلة من الفضة وأكسيد الموليبدينوم، وخلية سفلية من السيليكون.
وأظهرت هذه الخلية كفاءة تحويل طاقة بلغت 18.86%، ثم حققت خلية شمسية ترادفية رباعية الأطراف من البيروفسكايت والسيليكون كفاءة بلغت 26.55%، بحسب ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.
واختُبرت قابلية التوسع للطبقة العازلة من خلال تطوير وحدات صغيرة من البيروفسكايت بكفاءة 16.67%، ووحدات صغيرة ترادفية رباعية الأطراف من البيروفسكايت والسيليكون بكفاءة 26.41%.
طفرة في قطاع الخلايا الشمسية
أشار فريق البحث الصيني إلى أن هذا هو أول عرض توضيحي لوحدات صغيرة مُعلَن لمثل هذه البنية الشبيهة بالشطيرة؛ ما يُبشّر بطفرة في قطاع الخلايا الشمسية.
ويقول الباحثون، إن هذا العمل يُرسي إستراتيجية شاملة لطبقات عازلة ذات بنية شطيرة لخلايا البيروفسكايت الشمسية شبه الشفافة بأحجام صغيرة وكبيرة، وهي مناسبة أيضًا للخلايا الشمسية الترادفية.
وأضافوا: "هذا النوع من البنية الشبيهة بالشطيرة القابلة للتطوير لا يزيد من مرونة تصميم الطبقات الوظيفية في خلايا البيروفسكايت والخلايا الشمسية الترادفية فحسب، بل يُتيح مسارًا واعدًا لمزيد من تحسين الكفاءة أيضًا".
وسيعمل الأكاديميون المشاركون الآن على إيجاد مواد مناسبة شفافة وذات استقرار ضوئي لربط الجهازين معًا على التوالي، وخاصةً للوحدات الترادفية كبيرة الحجم، مع مراعاة سيناريوهات تطبيق عملية تُقلّل التكاليف، بما في ذلك تجربة بدائل للفضة، نظرًا لارتفاع تكلفتها نسبيًا.
موضوعات متعلقة..
- مادة جديدة ترفع كفاءة الخلايا الشمسية لأكثر من 20% (دراسة)
- إعادة تدوير الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت.. تقنية جديدة
- خلايا البيروفسكايت الشمسية.. مادة تضاعف كفاءتها إلى 30.6%
اقرأ أيضًا..
- توقعات ذروة الطلب على النفط.. تقرير جديد يخالف وكالة الطاقة
- قفزة مرتقبة بإنتاج الغاز في الشرق الأوسط.. وهذا عدد الحقول المنتجة (تقرير)
- سوق الهيدروجين الأخضر ليست في انتكاسة.. و5 دول عربية تملك مفاتيح الريادة (حوار)
- تحويل النفايات إلى كهرباء في الوطن العربي.. مسح لـ"الطاقة" يشمل 12 دولة
المصدر:
