سولارابيك، الصين – 16 نوفمبر 2025: حقق باحثون في معهد أشباه الموصلات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، إنجازاً بارزاً بتطوير نموذج أولي لخلية شمسية من البيروفسكايت، مسجلةً كفاءة تحويل ضوئي مُعتمدة رسمياً تبلغ 27.2%. وفي اختبار تقادم مُسرَّع قاسٍ، صمد خلية “غير مُخَمَّلة” (unpassivated) لدرجة حرارة ثابتة بلغت 185 درجة فهرنهايت (85 درجة مئوية) تحت إضاءة “شمس واحدة” مستمرة، محافظة على 82.8% من كفاءتها الأصلية بعد 1000 ساعة. كما أنه، وفي اختبار تشغيلي منفصل، أظهرت الخلايا استقراراً فائقاً باحتفاظها بنسبة 86.3% من كفاءتها الأولية بعد 1,529 ساعة تشغيل عند نقطة الاستطاعة القصوى (MPPT)، وقد تم تسجيل الكفاءة القياسية على مساحة جهاز تبلغ 0.108 سنتيمتر مربع.
آلية “أكسالات البوتاسيوم” لحل “اللا تجانس“
يكمن جوهر الابتكار الصيني في معالجة مشكلة “اللا تجانس عبر الغشاء” (through-film inhomogeneity) التي طالما أعاقت كفاءة ومتانة البيروفسكايت. ففي حين أنه كان يتم استخدام مادة “كلوريد الميثيل أمونيوم” المضافة للمساعدة في نمو أغشية يوديد الرصاص بالفورماميدينيوم، إلا أنها كانت تسبب هجرة أيونات الكلوريد وتراكمها قرب السطح العلوي للغشاء أثناء التبلور، مما يخلق عيوباً سطحية وحواجز بينية تعيق تدفق الإلكترونات وتسرّع تدهور المادة. ولمواجهة ذلك، أدخل الفريق العلمي مركباً مختلفاً هو “أكسالات الفلز القلوي”، وتحديداً (ثنائي أكسالات البوتاسيوم)، أثناء المعالجة الحرارية. يتفكك هذا المركب بالحرارة مُطلقاً أيونات بوتاسيوم موجبة الشحنة ترتبط بقوة مع أيونات الكلوريد سالبة الشحنة، لتُشكّل “كلوريد البوتاسيوم”. وبالإضافة إلى ذلك، تمنع هذه الآلية هجرة الأيونات غير المنضبطة، وتضمن توزيعاً منتظماً للكلور عبر طبقة البيروفسكايت، مما أتاح تصنيع أغشية أكثر كفاءة ومتانة.
سياق التنافس وآفاق التطبيق
يأتي هذا الإنجاز في سياق سباق علمي محموم، حيث نجح فريق دولي آخر في وقت سابق برفع كفاءة خلايا البيروفسكايت إلى ما يقرب من 27%. من ناحية أخرى، استخدم ذلك الفريق نهجاً مختلفاً تمثل في إدخال طلاء بيني (interfacial coating) مُفَلْوَر كدرع كيميائي بين البيروفسكايت وطبقة التلامس العلوية المعروفة بـ C60 أو “كرات بوكي”. ويقدم النهج الصيني الجديد حلاً واعداً قابلاً للتطوير يجمع بين الأداء العالي والمرونة طويلة الأمد، وهو ما قد يسرّع بشكل كبير من ابتكار تقنيات شمسية جديدة، تشمل تركيبات الأسطح، والأجهزة الإلكترونية المرنة، والخلايا الشمسية الترادفية .
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
image created by AI
