سولارابيك، السعودية، ألمانيا–3 نوفمبر 2024: حقق فريق بحثي مشترك بين جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (KAUST) ومركز هلمهولتز برلين (HZB) إنجازًا علميًا بارزًا في مجال الطاقة المتجددة، وذلك بتطوير خلية بيروفسكايت شمسية جديدة تتمتع بكفاءة تحويل طاقة غير مسبوقة تبلغ 31.2%. كما وقد حافظت الخلية الترادفية على ما يقارب من 80% من كفاءتها الأولية لمدة 1700 ساعة.
خلايا البيروفسكايت: تكنولوجيا واعدة
تتكون هذه الخلية الشمسية من مركب البيروفسكايت والسيليكون، وهي تعدّ من أحدث التقنيات الواعدة في مجال الطاقة الشمسية. وقد حسن الفريق أداء الترادفات المطلية بالشفرة من خلال دمج طبقات بيروفسكايت ثنائية الأبعاد في الواجهة السفلية مما أدى إلى زيادة الكفاءة لتصل حتى 31.2%.
استخدم الباحثون طريقة الطلاء بالشفرة بدلاً من الطلاء بالدوران لأن الأخير يواجه تحديات في التوسع بسبب إنتاجيته المحدودة. وقد تم استخدام الطلاء بالشفرة على وجه التحديد، لترسيب طبقة بيروفسكايت ثلاثية الأبعاد على طبقة بيروفسكايت ثنائية الأبعاد في خلية بيروفسكايت علوية تتميز بتكوين مقلوب p-i-n.
ووفقاً للباحثين فإن ضبط الأبعاد المستهدفة (n) لغشاء البيروفسكايت ثنائي الأبعاد، والذي تم تصنيعه قبل البيروفسكايت ثلاثي الأبعاد، يحقق استخراج فعال للثقوب، وتقليل خسائر الأداء في خلايا p-i-n المطلية بالشفرة.
مكّن هذا التكوين الرائد من تحقيق كفاءة تحويل طاقة بنسبة 22.6%، وجهد دارة مفتوحة 1.23 فولط، وعامل ملء (FF) بنسبة 82%.
مواصفات خلية البيروفسكايت
ولتحقيق هذا الهدف، طورت مجموعة البحث خلية بمساحة 0.16 بوصة مربعة (1 سم²) باستخدام ركيزة مصنوعة من أكسيد الإنديوم والقصدير (ITO). تتكون الخلية من عدة طبقات، بما في ذلك السيليكون غير المتبلور (a-Si)، وممتص السيليكون البلوري، وطبقة اتصال خلفية شفافة مصنوعة من أكسيد الزنك والإنديوم (IZO).
بالإضافة إلى ذلك، توجد طبقة نقل إلكترون (ETL) مكونة من بكمنستر فوليرين (C60) المتبخر حرارياً وطبقة أكسيد القصدير (SnO2). كما توجد طبقة IZO أخرى، مغطاة بطبقة مضادة للانعكاس مصنوعة من فلوريد المغنيسيوم (MgF2) بالإضافة إلى طبقة اتصال معدنية من الفضة (Ag).
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
