سولارابيك – هونغ كونغ، الصين – أبريل 2022: تمكن فريق من الباحثين من جامعة «سيتي يونيفرسيتي هونغ كونغ –University of Hong Kong» من زيادة كفاءة تحويل خلايا البيروفسكيت الشمسية المقلوبة إلى 25% وذلك باعتمادهم في عملية التصنيع على مركب عضوي فلزي للحديد يدعى «فيروسين – Ferrocene».
البيروفسكيت بديلاً للسيلكون
تعد خلايا البيروفسكيت الشمسية المقلوبة بديلاً منافساً للخلايا الشمسية المصنوعة من السيلكون نظراً لتكلفتها المنخفضة وخصائصها المرنة، وخفة وزنها، فضلاً عن انخفاض درجة حرارة تصنيعها، إضافة إلى ذلك يمكن دمجها مع بعض عناصر البناء كالنوافذ لتمتص أشعة الشمس كونها شبه شفافة.
ومع ذلك فإنه من الممكن لتفاعلات المواد الكيميائية في البيروفسكيت أن تؤثر على العمر التشغيلي للخلية وتؤدي إلى تحللها تحت تأثير درجات الحرارة والرطوبة العالية.
استخدام الفيروسين في خلايا البيروفسكيت الشمسية المقلوبة
«الفيروسين – Ferrocene»: مركب عضوي فلذي للحديد، ويتميز باستقراره وعم تأثره بالهواء والماء إضافة إلى إمكانية تسخينه إلى 400 درجة مئوية دون أن يتدهور.
تصنع خلايا البيروفسكيت الشمسية المقلوبة من عدة مواد وطبقة من البيروفسكيت لامتصاص الضوء وتعمل جزيئات «الفيروسين» على تسريع نقل الإلكترونات من طبقة البيروفسكيت النشطة مما يعزز الكفاءة والاستقرار.
إضافة إلى أن «الفيروسين» يثبت الالكترونات بقوة على سطح البيروفسكيت عبر رابطة كيميائية مما يقلل من تأثر خلايا البيروفسكيت الشمسية المقلوبة بالعوامل البيئية الخارجية ويؤخر عملية التحلل.
ولقد أظهر الفريق أن الخلايا الشمسية المبتكرة المصنعة باستخدام «الفيروسين» تحافظ على أكثر من 98% من كفاءتها الأولية وذلك مع تعرضها لأشعة الضوء لأكثر من 1500 ساعة، كما أنها تمتاز بالثبات عند تعرضها للظروف البيئية الرطبة والحارة.
تعليقات الباحثين
إننا أول فريق يتمكن من رفع كفاءة التحويل في خلايا البيروفسكيت الشمسية المقلوبة إلى 25% ويستطيع أن يجتاز اختبار الثبات الذي حدته اللجنة الكهربائية التقنية الدولية، ولقد كان يكمن التحدي الأكبر في تصنيع خلايا شمسية تمتاز بكفاءة واستقرار عاليين، وإن نجاح تجاربنا يدل على أن هذه التقنية ستنتقل من المخابر إلى سوق العمل
الدكتور زو زونغ لونغ، أستاذ مساعد في قسم الكيمياء
نحن نأمل في زيادة إنتاج خلايا بيروفسكيت الشمسية المقلوبة باستخدام «الفيروسين» الأمر الذي سيساعدنا في الوصول إلى انبعاثات كربونية صفرية
الدكتور زو زونغ لونغ، أستاذ مساعد في قسم الكيمياء
إن الخصائص الفريدة التي يمتاز يها «الفيروسين» ستساعد على حل المشكلات التي تواجهها خلايا بيروفسكيت الشمسية المقلوبة
البروفيسور نيكولاس ج لونغ، أستاذ في «Imperial College London»
أعدت الورقة البحثية من قبل البروفيسور نيكولاس ج لونغ من «Imperial College London» والدكتور زو زونغ لونغ والدكتور لي بو وطلاب الدكتوراة لي جين ووو تشين من قسم الكيمياء إضافة إلى الدكتور زانغ شوفنغ وطالب الدكتوراة جاو دانبينغ. وتم دعم هذه الدراسة من قبل جامعة «City University of Hong Kong» وصندوق الابتكار والتكنولوجيا إضافة إلى منح من مكتب مخطط التوظيف المبكر وصندوق البحث العام من مجلس المنح البحثية في هونغ كونغ ومؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة قوانغدونغ.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: City University of Hong Kong
Image Source: City University of Hong Kong
