سولارابيك، الصين – 9 فبراير 2025: نجح فريق من الباحثين في جامعة بكين بتطوير تقنية جديدة لليود تُعزز كفاءة خلايا بيروفسكايت الشمسية إلى 24%، وتُحسّن من استقرارها بشكلٍ ملحوظ، مما يفتح الباب أمام اعتمادها على نطاق واسع.
لطالما وُعِدَت خلايا بيروفسكايت الشمسية بثورة في مجال الطاقة المتجددة، بفضل كفاءتها العالية وانخفاض تكلفة إنتاجها مقارنةً بالخلايا الشمسية التقليدية المصنوعة من السيليكون. كما أنها تتميز بقدرتها على العمل بكفاءة في درجات الحرارة العالية. إلا أن أحد التحديات الرئيسية التي واجهت هذه التقنية هو عدم استقرار مادة ثلاثي يوديد الرصاص فورماميدينيوم (FAPbI3)، وهي أحد المكونات الرئيسية في خلايا بيروفسكايت، والتي تميل إلى التحلل عند التعرض لأشعة الشمس لفترات طويلة.
تقنية اليود تُغير قواعد اللعبة
للتغلب على هذه العقبة، حاول العلماء خلط سبائك FAPbI3 مع عناصر أخرى مثل السيزيوم أو ميثيل أمونيوم لتحسين الاستقرار. إلا أن ذلك لم يكن مثالياً لأنه يترك بقايا غير مرغوب بها تؤدي إلى تدهور الخلية الشمسية بمرور الوقت. ولذلك ابتكر الباحثون في جامعة بكين تقنية جديدة تُعرف باسم “إقحام لليود“. تعتمد هذه التقنية على إضافة اليود إلى FAPbI3 دون الحاجة إلى خلطه مع عناصر أخرى، مما يسمح بتكوين مادة عالية الجودة خالية من الشوائب ويزيد من استقرار الخلايا الشمسية. كما أنه خلال عملية التسخين، يتبخر اليود الزائد بشكل طبيعي، مما يُسهم في تحسين جودة البنية البلورية للخلية ويُقلل من حركة الأيونات التي تُسبب تدهورها بمرور الوقت.
نتائج واعدة لمستقبل الطاقة الشمسية
نُشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة Science في عددين منفصلين، حيث ركزت الورقة الأولى على “دمج طبقة MoS2 أحادية الطبقة على نطاق الرقاقة من أجل خلايا شمسية بيروفسكايتية مستقرة وفعالة“، بينما تناولت الورقة الثانية “خلايا شمسية من ثلاثي يوديد الرصاص فورماميدينيوم في الطور ألفا من خلال إقحام اليود“.
أظهرت الدراسة أن هذه التقنية الجديدة تُساعد في تكوين روابط قوية بين اليود وأيونات عديد اليود، مما يُعزز استقرار الخلايا الشمسية ويُطيل عمرها الافتراضي. ومن ناحية أخرى، يُتوقع أن تُسهم هذه التقنية في خفض تكلفة إنتاج خلايا بيروفسكايت الشمسية، مما يجعلها خيارًا أكثر جاذبية للاستخدام على نطاق واسع في توليد الطاقة النظيفة والمستدامة. في حين أنه لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث والتطوير، إلا أن هذه النتائج تُمثل خطوةً هامة نحو مستقبل مشرق للطاقة الشمسية.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
