أخبار:الصين ترفع كفاءة الخلايا الشمسية بالبيروفسكيت
- فريق من الباحثين يطوّر أحدث وأكثر النسخ كفاءة لتكنولوجيا الخلايا الشمسية بالبيروفسكيت، والتي يمكن أن توفر مصدراً ذو تكلفة منخفضة للطاقة الشمسية.
في 18 يونيو 2023، صرح الباحثون الصينيون إنهم قد طوّروا شكلاً جديداً من الخلايا الشمسية يتمتع بكفاءة أعلى ويمكن إنتاجه بكلفة تبلغ نصف تكلفة الخلايا الشمسية التقليدية المصنوعة من السيليكون. تعرف خلايا البيروفسكيت الشمسية باسم أنواع من الأجهزة الرقيقة التي تستخدم نوعاً خاصاً من المركبات لامتصاص الضوء. تم تسمية خلايا البيروفسكيت بهذا الاسم نسبةً لمعدن يحمل هيكلاً بلورياً خاصاً. نظراً لكفاءتها العالية وتكلفتها المنخفضة وتأثيرها البيئي الضئيل، تعتبر خلايا البيروفسكيت واحدة من أكثر التقنيات الواعدة للحصول على طاقة شمسية فعالة وبأسعار معقولة.[1]
عمل العلماء في جميع أنحاء العالم على هذه التكنولوجيا لأكثر من عقد من الزمان، وفي بضع سنوات فقط، ارتفعت كفاءة تحويل الطاقة (PCE) لخلايا البيروفسكيت من 3.8 إلى أكثر من 25 في المئة.
في التقدم الأخير، استخدم فريق من جامعة نانجينغ بقيادة البروفيسور تان هايرين هيكلًا متعدد الطبقات للخلايا الشمسية لتحقيق معدلات تحويل طاقة أعلى. قام فريق تان بدراسة هذه التكنولوجيا بشكل موسع، وتمكنت خلايا البيروفسكيت المكدسة ذات المساحة الصغيرة التابعة لهذا الفريق من تحقيق كفاءة تحويل تبلغ 28 في المئة في يونيو الماضي، حسب التصديق الصادر عن جداول كفاءة الخلايا الشمسية الموثوقة دولياً، متفوقة بذلك على الخلايا الشمسية التقليدية المصنوعة من السيليكون للمرة الأولى.
نُشرت أحدث النتائج مجلة العلوم المحكمة نيتشر، قد حققت تحسيناً على ذلك، حيث بلغت كفاءة 29 في المئة. فريق البحث قد عمل على خلايا شمسية تحتوي على طبقة علوية تمتص أشعة الشمس قصيرة الموجة وطبقة سفلية تمتص الأمواج الطويلة لتحسين استخدام الضوء بشكل عام. وتوجد طبقة في الوسط تربط بين هاتين الطبقتين، والمفتاح لتحسين الأداء هو زيادة كفاءة تحويل الطاقة للطبقة السفلية وتطوير طبقة عالية الأداء لتربط بين الطبقتين.
في الدراسة الأخيرة، كتب تان أنه اكتشف وسيلة لتحسين المادة المستخدمة في طبقة الربط بحيث تصبح مناسبة للمعالجة ذات التكلفة المنخفضة على نطاق واسع. استخدم الباحثون أيضاً محلولاً لتهيئة الفراغ لتحسين كفاءة الفيلم البيروفسكيت في الطبقة السفلية من خلال تقليل العيوب وتحسين قدرته على استخراج الإلكترونات. وأشار مراجع في مجلة نيتشر إلى أن "هذا البحث يُظهر نتيجة ذات مغزى كبير في هذا المجال بحيث لا يظهر فقط أداءً ممتازاً ذا طاقة ضوئية على الزوج البيروفسكيتي الأفضل في العالم ولكنه يقدم أيضاً نهجاً جديداً".
للخلايا عمر مفيد كافٍ. وقال تان في الورقة: "يحتفظ الجهاز بأكثر من 90 في المئة من أدائه الأولي بعد 600 ساعة من التشغيل المستمر تحت إضاءة وهمية بمعدل شمس واحد". في العام الماضي، تم اعتراف عمل الفريق بأنه واحد من أهم عشرة تقدمات علمية في الصين من قبل وزارة العلوم والتكنولوجيا بسبب الإمكانات التي يتمتع بها هذه التكنولوجيا في مجال الطاقة النظيفة. في مقابلة مع وسائل الإعلام الرسمية، قال تان: "المواد الخام المستخدمة في صناعة خلايا البيروفسكيت رخيصة ووفيرة، مما يجعل تكلفة إنتاج هذه الخلايا تمثل 1/20 من تكلفة الخلايا التقليدية المصنوعة من السيليكون. وعلاوة على ذلك، فإنها أسهل في الإنتاج ويمكن تصنيعها في مصنع واحد. "حتى مع إضافة عناصر أخرى، فإن التكلفة الإجمالية للإنتاج تكون فقط نصف تلك الخلايا التقليدية المصنوعة من السليكون".
بخلاف دورهم الأكاديمي، يشارك تان وفريقه أيضاً في تجارة تكنولوجيتهم وقد أسسوا شركة ناشئة تسمى رنشاين سولار لتحقيق هذا الهدف. لقد صمموا خلايا بيروفسكيت للاستخدام في أسقف المباني أو الجدران، أو لتركيبها على المركبات الكهربائية لتحسين مدى سيرها. بسبب تصميمها لتوليد الكهرباء في ظروف ضوء منخفض، يمكن استخدامها حتى لشحن الهواتف المحمولة أو الأجهزة المحمولة الأخرى. في هذا العام، قاموا بتوقيع اتفاقية مشروع صناعي مع حكومة تشانغ شو في مقاطعة جيانغسو وقاموا ببناء خط إنتاج يهدف إلى تحقيق طاقة إنتاجية تبلغ 150 ميجاواط بحلول سبتمبر.
انظر أيضاً
المصادر
- ^ Zhang Tong in Beijing (2023-06-18). "Chinese scientists boost perovskite solar cell efficiency". www.scmp.com.