سولارابيك – 13 مارس 2020: تعمل العديد من المنشآت العلمية والبحثية على تطوير الخلايا الشمسية الكهروضوئية ورفع كفاءتها. وفي هذا الصدد، أعلنت كل من الجامعة الاسترالية الوطنية (ANU) و جامعة تورنتو للهندسة وجامعة الملك عبدالله للعلوم والتكنولوجيا (KAUST) عن توصل كل منهم إلى خلايا من نوع «بيروفسكيت Perovskite» بكفاءة جديدة قياسية.
على الرغم من اختلاف آلية الإنتاج للخلايا الجديدة، تشترك هذه البحوث في نقطة هي أن الخلايا المطورة تم تصميمها بالطريقة الترادفية – Tandem. يوضح الشكل التالي كيفية العمل بهذه التقنية حيث يتم ترتيب الطبقات المكونة للخلية بحيث تكون فوق بعضها البعض ولكن غير متطابقة وتمتص كل طبقة جزءاً محدداً من الطيف الضوئي (طول موجة مختلف للضوء)، وبالتالي يتم الاستفادة بشكل أكبر من الضوء الساقط على الخلية.
كما توضح الصورة، فإن الطبقة العليا تكون قادرة على امتصاص الفوتونات ذات الطاقة العالية بينما تمتص الطبقة السفلى الفوتونات ذات الطاقة الأقل من سابقتها، وهكذا.
خلية بيروفسكيت التي قدمتها الجامعة الأسترالية الوطنية
توصل الباحثون لرقم قياسي من حيث الكفاءة لخلايا البيروفسكيت وقدرت بـ 27.7% وتتميز هذه الخلايا السيليكونية بكون طبقاتها مرتبة بشكل ميكانيكي ترادفي.
وفقاً للباحثين فإن استخدام استراتيجية الطلاء على سطح الخلية باستخدام بيوتيلامونيوم البرومايد نمط N، لتشكيل خلية شبه شفافة من نوع بيروفسكيت بالإضافة إلى جمع خلايا سيليكونية بتشكيل ترادفي رباعي دائم.
تم تحقيق كفاءة 27.7% من ترادف خلايا متداخلة بطبقة خلفية من السيليكون (حجمها غير متماثل) وكذلك كفاءة 26.2% من خلايا بباعث خلفي بقاعدة سيليكونية مساحتها 1 سم2.
يرى الباحثون أن هذه الخلية توضح القدرات الواسعة للخلايا المترادفة وهم يسعون الآن للوصول إلى كفاءة للخلية تبلغ 30%، بحيث تصبح هذه التقنية صالحة للتوزيع التجاري.
خلية بيروفسكيت التي قدمتها جامعة تورنتو للهندسة بالتعاون مع جامعة الملك عبدالله للعلوم والتكنولوجيا
حقق فريق العمل من الجامعتين خلايا بيروفسكيت سيليكونية ترادفية بكفاءة 25.7%، وقد استطاعوا تحقيق هذه الكفاءة بالتغلب على ما اعتبروه العائق الأساسي للخلايا الشمسية المترادفة.
كانت مقاربة العلماء هنا مختلفة عن الجامعة الاسترالية حيث عمدوا إلى زيادة سماكة طبقة البيروفسكيت لتغطية القمم والفراغات (الوديان) المتشكلة من التركيب الهرمي للخلية.
كما قاموا بتحسين عملية فصل الشحنات بطلاء طبقة البيروفسكيت الكريستالية بطبقة خاملة مصنوعة من مواد كيميائية صناعية معروفة مثل أحادي البيوتانيثيول.
وقد لاحظ العلماء خلال التجربة انخفاض أداء الخلية ولكنها تمكنت من تحمل درجات حرارة عالية وصلت إلى 85 درجة مئوية لأكثر من 400 ساعة.
يعمل الباحثون الآن على لتحسين تصميم الخلية لتصبح أكثر استقراراً لمدة تصل حتى 1000 ساعة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوما مشمساً!
