سولارابيك – بنسلفانيا، الولايات المتحدة الأمريكية – 2 أغسطس 2022: تمكن فريق بحثي من عدة جامعات عالمية من رفع كفاءة الخلايا الشمسية باستخدام تقنية تعتمد على الجسيمات النانوية. من ضمن الفريق باحثون من جامعة ولاية بنسلفانيا «Penn State University»، جامعة ماكواري الأسترالية «Macquarie University» وجامعة روما.
كان من المعروف أن إضافة الجسيمات النانوية تسهم في زيادة مقدار الطيف الضوئي الممتص وبالتالي زيادة مقدار التيار المتولد وزيادة كفاءة الخلية، إلا أن الباحثين لاحظوا سبباً آخر وهو قدرتها على تشتيت الضوء، الأمر الذي يتسبب في زيادة كفاءة الخلية الشمسية.
حول النتائج الجديدة
وفقاً للباحثين، فإن إضافة هذه الجسيمات النانوية يسبب تأثيراً مشابهاً لوضع ملايين المرايا الصغيرة داخل الخلية الشمسية، فعند سقوط الضوء على الجسيمات النانوية داخل الخلية سينعكس مرات عديدة ما يؤدي لزيادة شدة التيار. وكان الباحثون قد أجروا حسابات نظرية بيّنت أن زيادة الكفاءة نتجت عن قدرة هذه الجسيمات على تشتيت الضوء الساقط وليست بسبب تحويل الأشعة تحت الحمراء إلى الطيف المرئي لأجل زيادة كمية الضوء الممتص، وللتأكد من ذلك قام باحثون آخرون من جامعة ماكواري في أستراليا بدراسة بلورات نانوية لا تعطي تحويلاً ضوئياً أعلى، أي أن نطاق الضوء الممتص لم يزدد لكنها أثبتت نجاحاً في تحسين كفاءة الخلية الشمسية.
كما وساهم باحثون من جامعة روما أيضاً في هذا الاكتشاف، إذ قاموا بدراسة نماذج عديدة بتوزيعاتٍ مختلفةٍ للجسيمات النانوية داخل الخلية الشمسية لمعرفة أثر هذه التوزيعات على الكفاءة.
وفقاً لهذا البحث، فإن إضافة هذه الجسيمات النانوية ساهمت في زيادة كفاءة خلايا البيروفسكايت حوالي 1%، ويختلف تأثير هذه الجسيمات على كفاءة الخلية الشمسية باختلاف حجمها وشكلها وطريقة توزيعها داخل الخلية.
الفريق البحثي
ساهم في هذه البحث عدة أساتذة من جامعات مختلفة، وهُم:
- فينكاترامان جوبلان، أستاذ علوم المواد والهندسة والفيزياء
- أليكسيج بوجريبنياكوف، شاشانك بريا، نائب الرئيس المشارك للبحوث وأستاذ علوم وهندسة المواد من جامعة ولاية بنسلفانيا
- شيانلين تشنغ، كبير المحاضري من جامعة ماكواري
وقد تلقى الفريق البحثي التمويل من قبل وزارة الطاقة الأمريكية وبرامج مؤسسة العلوم الوطنية.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: Penn State University
