سولارابيك، سنغافورة – 22 نوفمبر 2025: نجح فريق بحثي من جامعة سنغافورة الوطنية (NUS) في هندسة طريقة مبتكرة لتعزيز متانة الخلايا الشمسية الترادفية المصنوعة من “البيروفسكايت والسيليكون”، مما مكن الأجهزة من الاحتفاظ بأكثر من 96% من أدائها الأولي بعد 1200 ساعة من التشغيل المستمر عند درجة حرارة 149 درجة فهرنهايت، وهو ما يمثل اختراقاً علمياً يعالج “عنق الزجاجة” الذي طالما أعاق انتشار هذا النوع من الخلايا. وتفصّل الدراسة تصميماً جزيئياً جديداً يعمل على تحسين السطح البيني بين طبقات الخلية، حيث حققت الخلايا الترادفية بفضل الطبقة المتشابكة الجديدة كفاءات تزيد عن 34%، وسجلت كفاءة معتمدة بلغت 33.6% من مركز اختبار مستقل، لتقترب بذلك من الحدود النظرية البالغة 35% وتنافس ألواح السيليكون التجارية التي تعمل بشكل موثوق لمدة تتراوح بين 20 إلى 25 عاماً.
تشخيص مكمن الخلل ومعالجته
حدد الباحثون، بقيادة الأستاذ المساعد “بارك سومين” من قسم الكيمياء، نقطة الفشل الرئيسية بعد إخضاع الخلايا لضوء وحرارة مستمرين، حيث تبين أن العيب ليس في مادة البيروفسكايت كما كان مفترضاً، بل في طبقة الاتصال فائقة الرقة المعروفة باسم “أحادية التجمع ذاتياً” (SAM) التي تربط البيروفسكايت بالسيليكون. وتعمل هذه الطبقة كطبقة “نقل للفجوات” لتسهيل تدفق الشحنات الكهربائية، إلا أنها تفقد بنيتها المنتظمة عند درجات الحرارة المرتفعة. وبالإضافة إلى ذلك، أوضح الأستاذ المساعد “وي مينغ يانغ” من قسم علوم وهندسة المواد، الطبيعة الميكانيكية لهذا الفشل، مشبهاً طبقات (SAM) التقليدية بـ”سجادة من الجزيئات” تبدأ أليافها بالالتفاف عند ارتفاع الحرارة، مما يترك فجوات تعيق تدفق الكهرباء، وهو ما دفع الفريق لتطوير طبقة معدلة تشكل شبكة متشابكة (Cross-linked network) تخلق روابط كيميائية دقيقة بين الجزيئات لتقاوم الحرارة وتحافظ على تماسك الهيكل أثناء التشغيل.
آفاق واعدة للتطبيق الصناعي
تهدف هذه التقنية إلى مواءمة العمر التشغيلي للخلايا الترادفية مع المعايير الصناعية الحالية، لتصبح بديلاً قابلاً للتطبيق دون الحاجة لعمليات تصنيع معقدة. كما أنه وبفضل الاتصال الجزيئي المتشابك الذي حسن السطح البيني، تمكنت الخلية الشمسية بأكملها من الاحتفاظ بكفاءة عالية بمرور الوقت، مما يعزز فرص تسويقها تجارياً. من ناحية أخرى، أشارت الأستاذة المساعدة “بارك” إلى أن التركيز انصب على تقوية الحلقة الأضعف المتمثلة في الطبقة الجزيئية بين المادتين، في حين أنه بمجرد تحديد السبب الجذري لتدهور الأداء وتقويته، تحقق الاختراق المطلوب لتعزيز استقرار هذه الخلايا، مما يفتح الباب واسعاً أمام جيل جديد من ألواح الطاقة الشمسية عالية الكفاءة وشديدة التحمل في الظروف الميدانية القاسية.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: nus
