سولارابيك، ألمانيا- 6 سبتمبر 2025: أعلن فريق بحث دولي من علماء الفيزياء الكهروضوئية عن تحقيق إنجاز علمي فارق قد يسرّع من وتيرة التحول نحو تبني الجيل الجديد من تقنيات الطاقة الشمسية. ونجح الفريق في تطوير خلايا شمسية ترادفية (Tandem) مكونة من البيروفسكايت والسيليكون بكفاءة تحويل قياسية بلغت 33.1%، مع تسجيل جهد دارة مفتوحة قدره 2.01 فولط، وهو رقم يقترب بشكل كبير من الحدود النظرية القصوى. وشارك في هذا البحث المبتكر باحثون من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (KAUST)، وجامعة فرايبورغ، ومعهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية ISE.
سر الكفاءة في مركب كيميائي وتأثير عميق
يكمن جوهر هذا الاختراق في التغلب على عقبة تقنية طالما أعاقت تطور الخلايا الترادفية، وهي عملية التخميل السطحي (passivation) لخلية البيروفسكايت العلوية عند ترسيبها على خلايا السيليكون السفلية ذات الأسطح الهرمية، والتي تعد المعيار المعتمد في الصناعة حاليًا لزيادة امتصاص الضوء. وتمكن العلماء من تحقيق عملية تخميل فعالة عبر ترسيب مركب “ثنائي يوديد هيدروجين 1،3-ثنائي أمينو البروبان” على سطح البيروفسكايت غير المستوي. وكشف البحث عن نتيجة أكثر أهمية، حيث أثبت أن المعالجة السطحية لا تؤثر فقط على السطح الخارجي كما هو الحال في خلايا السيليكون التقليدية، بل يمتد تأثيرها ليحدث “تأثير مجال عميق” يحسن من الخصائص الحجمية للطبقة الماصة بأكملها، مما أدى إلى تحسين ناقليتها الكهربائية وعامل الملء (fill factor) الخاص بالخلية.
أساس متين يفتح أبواب التصنيع التجاري
يفتح هذا التطور الباب واسعًا أمام الإنتاج الصناعي للخلايا الترادفية بكفاءة عالية، خاصة مع اقتراب خلايا السيليكون التقليدية من أقصى كفاءة فيزيائية لها عند 29.4%. وأكد البروفيسور ستيفان دي وولف من جامعة الملك عبد الله أن هذا الإنجاز “يمثل أساسًا متينًا لجميع الأبحاث المستقبلية في هذا المجال”. من جانبه، شدد البروفيسور ستيفان غلونز من معهد فراونهوفر على أن التخميل السطحي يعد “عامل تعزيز أساسي لكفاءة واستقرار” الخلايا الشمسية، معربًا عن تفاؤله بأن الصناعة الكهروضوئية ستستفيد من هذه التأثيرات الإيجابية كما استفادت سابقًا مع خلايا السيليكون. وتستند هذه النتائج إلى العمل المنجز في مشاريع أوروبية متخصصة مثل مشروع فراونهوفر “MaNiTU” ومشروعي “PrEsto” و”Perle” الممولين من الوزارة الاتحادية الألمانية للشؤون الاقتصادية والطاقة.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: ise fraunhofer
