سولارابيك – بكين، الصين – 3 يوليو 2025: سجّل فريق من الباحثين الصينيين إنجازًا علميًا جديدًا في مجال الطاقة الشمسية، بعد تطوير خلايا شمسية عضوية (OSCs) وصلت كفاءتها إلى 20%، وهي نسبة غير مسبوقة لهذا النوع من الخلايا، والأهم من ذلك أنها تحققت دون استخدام أي مواد كيميائية سامة.
ويُعد هذا التطور واعدًا في ظل السعي العالمي نحو تقنيات طاقة نظيفة ومستدامة، إذ يمكن أن يمهد الطريق لإنتاج خلايا شمسية أكثر أمانًا للبيئة وأقل تكلفة في المستقبل.
الخلايا الجديدة طُوّرت باستخدام مذيب شائع وآمن يُعرف باسم التولوين، بديلاً عن مذيبات خطرة مثل الكلوروفورم. وقام بتطوير هذه الخلايا باحثون من جامعة شينزين للتكنولوجيا، وأظهرت نتائج الاختبارات أن الخلايا تتمتع أيضًا بدرجة عالية من الاستقرار، ما يجعلها مناسبة للإنتاج التجاري واسع النطاق.
تركيب دقيق ومواد غير سامة
واحدة من أبرز التحديات في تصنيع الخلايا الشمسية العضوية ذات الكفاءة العالية تكمن في تنظيم البنية الداخلية للمواد، بحيث لا تكون متكتلة بشكل مفرط أو مفككة. هذه “البنية النانوية”، أو ما يُعرف بـ”المورفولوجيا”، تلعب دورًا محوريًا في تحسين الأداء العام للخلايا.
ولمعالجة هذا التحدي، أضاف الفريق البحثي مركّبين كيميائيين خاصين يُعرفان باسم ODBC وPDBC إلى طبقات معينة من الخلية الشمسية. هذان المركبان هما نوعان من “الأيزومرات” – أي جزيئات متماثلة في التركيب الكيميائي مع اختلاف بسيط في البنية – وقد ثبت أن لهما تأثيرًا كبيرًا في تنظيم المواد داخل الخلية.
يمتلك مركّب ODBC قدرة أكبر على “السحب الكهربائي” (dipole moment)، ما يساعد في ترتيب الجزيئات داخل الخلية بشكل أكثر إحكامًا وتسريع تشكل البنية الداخلية أثناء عملية التصنيع، وهو ما يُسهم في امتصاص أفضل لأشعة الشمس ونقل أكثر كفاءة للطاقة.
تبخر بطيء.. أداء أعلى
ومن خلال وضع هذه المركبات في “طبقة المستقبل” (acceptor layer) بدلاً من “طبقة المانح” (donor layer)، تمكّن الفريق من تحقيق بنية داخلية أكثر سلاسة وتنظيمًا، مما حسّن من حركة الشحنات الكهربائية.
كما ساعد التبخر البطيء لهذه المركبات – مقارنة بالمذيبات التقليدية – على إعطاء المواد وقتًا أطول للاستقرار واتخاذ الشكل الأمثل، وهو ما انعكس بشكل مباشر على تحسين الأداء العام للخلايا.
خطوة نحو المستقبل
ووفقًا للدراسة العلمية المنشورة حول هذا الابتكار، فإن “الإضافات الكيميائية الصغيرة” التي تم استخدامها كانت بمثابة مكوّنات دقيقة في وصفة معقدة، شبيهة بمكونات الخَبز التي تساعد الكعك على الارتفاع بالتساوي، إذ ساعدت في توجيه كيفية تبلور المواد أثناء التجفيف وبالتالي تحسين حركة الشحنات داخل الخلية.
ورغم هذا التقدم اللافت، أشار الباحثون إلى أن العمل لا يزال مستمرًا، وهناك حاجة إلى مزيد من التجارب والدراسات لتطوير الخلايا الشمسية العضوية بشكل يمكن من استخدامها على نطاق واسع في المستقبل القريب.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: Interesting Engineering
