سولارابيك – ألمانيا – 28 يونيو 2021: نجح الباحثون في «معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية – Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE)» بتحقيق رقم قياسي على مستوى كفاءة الخلايا الشمسية حيث بلغت 68.9% وذلك بالاعتماد على خلية كهروضوئية رقيقة الأغشية ومُصنعة بتقنية الثلاثة – خمسة (III-V) تحت ضوء الليزر أحادي اللون بطول 858 نانومتر.
بنية الخلية الجديدة
تم تحسين الرقم القياسي العالمي لخلية شمسية بفضل استخدام خلية ضوئية رقيقة جداً مصنوعة من أشباه الموصلات اللاعضوية بالاعتماد على تقنية الثلاثة – خمسة (III-V) ومكونة من أرسنات الغاليوم «gallium arsenide»، بالإضافة لوضع مرآة عاكسة لا يتجاوز سمكها بضع ميكرومترات عالية الناقلية على الجانب الخلفي.
[bsa_pro_ad_space id=3]
نقل الطاقة بالضوء «power by light»
نعلم أن الخلايا الكهروضوئية تولد الكهرباء بتأثير الفعل الكهروضوئي حيث تكون طاقة الضوء الساقط على الخلية أعلى قليلاً من طاقة فجوة الحزمة المتأصلة في مادة أشباه الموصلات، وتساهم في منح الالكترونات الطاقة الكافية لتجاوز هذه الفجوة والتحول لتكون الكترونات حرة. وبالتالي، ممكن نظرياً تحقيق الكفاءات العالية جداً عندما يتم مطابقة ليزر أحادي اللون كمصدر للضوء مع مادة مركبة مناسبة من أشباه الموصلات.
يسمى الشكل الجديد من نقل الطاقة هذا باسم الطاقة بالضوء «power by light»، حيث تنتقل طاقة الليزر إما عبر الهواء أو عبر الألياف الضوئية إلى خلية كهروضوئية تتطابق خصائصها مع طاقة وطول موجة ضوء الليزر أحادي اللون.
بالمقارنة مع نقل الطاقة التقليدي الذي يتم عبر الأسلاك النحاسية، فإن نقل الطاقة عن طريق أنظمة الطاقة بالضوء «power by light» مفيد بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب مصدر طاقة معزول غلفانياً (معزول كهربائياً) أو التي تتطلب حماية من الصواعق أو الانفجار أو التوافق الكهرومغناطيسي أو من أجل نقل الطاقة اللاسلكي بشكل تام.
إن أسلوب الأغشية الرقيقة هذا له ميزتان متميزتان فيما يتعلق بالكفاءة، أولاً وقبل كل شيء، يتم احتجاز الفوتونات في الخلية ويتم تحقيق امتصاص أكبر لطاقة الفوتون القريبة من فجوة النطاق، مما يقلل في نفس الوقت فقدان الحرارة والانتقال، مما يجعل الخلية أكثر كفاءة. ثانياً، تصبح الفوتونات المتولدة داخلياً عن طريق إعادة التركيب الإشعاعي محاصرة ويتم إعادة تدويرها بشكل فعال. يؤدي هذا إلى إطالة العمر الافتراضي الفعال للناقل، وبالتالي زيادة الجهد بشكل إضافي.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
