سولارابيك، الصين- 20 يوليو 2025: حطّم باحثون في الصين الرقم القياسي العالمي في إنتاج الهيدروجين الأخضر، محققين أعلى كفاءة مسجلة على الإطلاق في تحويل الطاقة الشمسية إلى هيدروجين. تمكن الفريق العلمي من تطوير تقنية مبتكرة تتجاوز العقبات التي طالما حدّت من أداء المواد الواعدة في هذا المجال، ما يفتح الباب أمام إنتاج وقود نظيف بتكلفة أقل ويُسرّع من وتيرة التحول عن الوقود الأحفوري.
هندسة دقيقة تتجاوز حدود الكفاءة
طوّر الباحثون في جامعة شينزين أسلوباً جديداً أطلقوا عليه اسم “هندسة طبقة البذرة الأولية” (PSLE)، والذي استهدف مادة كبريتيد النحاس والزنك والقصدير (CZTS – Cu₂ZnSnS₄) المستخدمة في صناعة المهابط الضوئية. رفعت هذه التقنية سقف أداء المادة، محققةً كفاءة قياسية في تحويل الطاقة الشمسية إلى هيدروجين بنصف خلية (HC-STH) بلغت 9.91%، متجاوزةً بذلك الأجهزة التقليدية التي ظل أداؤها عالقاً تحت عتبة 8%. يقوم الأسلوب المبتكر على تحضير أغشية رقيقة ممتصة للضوء من مادة CZTS باستخدام طريقة الطلاء الدوراني المعتمدة على المحاليل، حيث يعزز نمو البلورات بشكل كبير ويخفف من العيوب الضارة التي كانت تلتهم حاملات الشحنة وتقلل من كفاءة التحويل.
نتائج قياسية تفتح آفاقاً جديدة
أثمرت استراتيجية PSLE المُعدّلة بدقة عن نتائج تقنية غير مسبوقة، فقد أدت إلى تشكيل مادة CZTS عالية الجودة تتميز بحبيبات كبيرة ومضغوطة ومتراصة عمودياً. أظهرت القياسات انخفاضاً هائلاً في كثافة العيوب لتصل إلى9.88×1015 cm−3 ، مع إطالة عمر حاملات الشحنة الأقلية إلى 4.40 نانوثانية. ودفع هذا التحسين الجوهري التيارَ الضوئي إلى قيمة استثنائية بلغت 29.44 مللي أمبير لكل سنتيمتر مربع (29.44 mA cm−2) عند جهد صفر، وهي قيمة تقترب بنسبة 3% فقط من الحد النظري الأقصى. ونجحت التقنية أيضاً في تشغيل أول خلية ترادفية غير منحازة من CZTS-BiVO₄ بكفاءة 2.20% ضمن مياه البحر الطبيعية، مما يبرهن على إمكانية تطبيقها العملي في ظروف حقيقية لإنتاج طاقة الهيدروجين النظيفة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
