سولارابيك، أستراليا- 21 أبريل 2025: حقق باحثون أستراليون إنجازاً هاماً في تكنولوجيا الطاقة الشمسية، بتطوير خلية جديدة واعدة من بيروفسكايت هاليد القصدير (THP) الصديق للبيئة. سجلت هذه الخلية، التي طورها فريق من جامعة كوينزلاند، كفاءة معتمدة تناهز 16.65% واستقراراً تشغيلياً لافتاً تجاوز 1500 ساعة تحت الإضاءة المستمرة، مما يفتح آفاقاً جديدة لتجاوز تحديات الخلايا الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون والرصاص.
هندسة مبتكرة لبنية ثنائية وثلاثية الأبعاد
يكمن سر هذا التطور في التصميم المبتكر للخلية الذي يعتمد على بنية وصلة غير متجانسة تجمع بين طبقات البيروفسكايت ثنائية الأبعاد (2D) وثلاثية الأبعاد (3D). استخدم الباحثون طبقة بيروفسكايت ثنائية الأبعاد عند السطح البيني بين طبقة البيروفسكايت الماصة للضوء وطبقة نقل الثقوب، وهو ما أثبت فعاليته في تحسين عملية نقل واستخلاص حاملات الشحنة، وفي الوقت نفسه كبح هجرة الأيونات التي تُعد أحد أبرز تحديات استقرار خلايا البيروفسكايت. توفر هذه البنية، بفضل الحماية التي تمنحها الروابط العضوية، استقراراً يفوق الأجهزة ثلاثية الأبعاد التقليدية. كما تبنى الفريق استراتيجية هندسة كيميائية متقدمة للتحكم في حركية التكون النووي للبيروفسكايتات متعددة الأبعاد، واستخدموا أيونات السيزيوم لتحسين البنية المجهرية لطبقة البيروفسكايت وتقليل العيوب فيها. ويشير بينغ تشين، المؤلف الرئيسي للدراسة، إلى أن هذا النهج “سمح بالوصول إلى مستوى قياسي من الكفاءة مع الحفاظ على منتج يجتاز الفحوصات البيئية الصارمة”، معرباً عن ثقته بأن “هذه الصيغة ستستمر في التحسن“.
أداء ينافس السيليكون وآفاق تجارية واعدة
أظهرت الاختبارات تحت ظروف الإضاءة القياسية أن الخلية تحقق أداء ذروة بكفاءة 17.13%، مع كفاءة معتمدة رسمياً بنسبة 16.65%. والأهم من ذلك، أثبتت الخلية قدرة تشغيلية مستقرة تحت إضاءة مستمرة تعادل شمساً واحدة لأكثر من 1500 ساعة في بيئة تحوي نيتروجين ودون الحاجة لتغليف وقائي، وهو مؤشر قوي على متانتها. وتُصنع هذه الخلية الواعدة باستخدام ركيزة من الزجاج المغطى بأوكسيد الإنديوم والقصدير (ITO)، تليها طبقة نقل الثقوب ثم طبقة بيروفسكايت هاليد القصدير الماصة للضوء، وطبقة عازلة من الباثوكيوبروين (BCP)، وأخيراً ملامس معدني من الفضة (Ag). ويصف المؤلف المشارك ليانزو وانغ هذا الإنجاز بأنه “قفزة هائلة في مجال معروف بالتقدم الدقيق والتدريجي”، مضيفاً أن “هذه الكفاءة تتماشى مع العديد من خلايا السيليكون الحالية، ولكن مع إمكانية أن تكون أرخص وأسرع في التصنيع”. ويُعد استخدام القصدير بديلاً للرصاص السام ميزة بيئية جوهرية تزيد من جاذبية هذه التكنولوجيا وتفتح لها أبواباً نحو التطبيقات التجارية الواسعة، لا سيما وأنها قد تكون أكثر أماناً للتركيب في البيئات السكنية.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: uq
image source: uq
