«كاوست» تنجز دراسة بحثية لتطوير خلايا بيروفسكايت شمسية أكثر استقرارًا وبتكلفة منخفضة
فبراير 29, 2024 05:47 مساءً
مهد الذهب أنجزت جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) دراسة بحثية في تصميم خلايا البيروفسكايت الشمسية تعمل على إطالة عمرها الافتراضي ورفع كفاءتها إلى مستويات تقارن بخلايا السيليكون الشمسية الأكثر تكلفة.
من المتوقع أن يؤدي هذا الاكتشاف الذي نشرت دراسته في المجلة العلمية الشهيرة نيتشر "Nature"؛ لتحفيز المزيد من الاستثمارات في الطاقة الشمسية من قبل الدول والصناعات؛ رغم أن كلاً من البيروفسكايت والسيليكون عبارة عن بلورات، إلا أن تكلفة تصنيع خلايا البيروفسكايت الشمسية تبلغ نصف تكلفة تصنيع خلايا السيليكون الشمسية تقريبًا.
وتشير الدراسة إلى أن خلايا البيروفسكايت الشمسية تحقق قدرة طاقة أعلى من نظيراتها من السيليكون؛ لأنها قادرة على امتصاص طيف أوسع من موجات الضوء المرئي، ولكن انخفاض تكلفتها ليس كافيًا لإزاحة خلايا السيليكون الشمسية طالما بقيت بعض القيود قائمة.
من جهته أوضح المؤلف الرئيسي للدراسة رائد عزمي؛ أن الفريق البحثي؛ اختير بقيادة البروفيسور ستيفان دي ولف في "كاوست"، وضم علماء من كوريا والصين، حيث اختاروا العديد من الرَّبِيطات (ligands) التجارية، حتى استطاعوا إيجاد الرَّبِيطة التي تتفاعل بشكل أفضل مع البيروفسكايت ثلاثي الأبعاد لعملية التخميل الكيميائي.
وأضاف أن هذه الرَّبِيطة لم تُزح في أثناء عملية الترسيب، مما أدى إلى الحفاظ على تركيبة نقية في الطبقات الرقيقة، وترابط فعال على كلا الجانبين العلوي والسفلي من البيروفسكايت ثلاثي الأبعاد؛ مشيراً إلى أنه بهذه الطريقة استطاع العلماء تطوير خلايا بيروفسكايت شمسية جديدة تتمتع بكفاءة تحويل طاقة تبلغ 25,6 في المئة، وهي قابلة للمقارنة مع خلايا السيليكون الشمسية وأعلى من خلايا البيروفسكايت الشمسية القياسية.
واختتم يقول: الأهم من ذلك من منظور الاستقرار، أن كفاءتها شهدت خسارة نسبية قدرها 5 في المئة فقط بعد 1000 ساعة من التعرض للحرارة العالية، في حين شهدت الخلايا المصممة بمواد خاملة أخرى خسائر نسبية في كفاءتها بلغت حوالي 20 في المئة.
من المتوقع أن يؤدي هذا الاكتشاف الذي نشرت دراسته في المجلة العلمية الشهيرة نيتشر "Nature"؛ لتحفيز المزيد من الاستثمارات في الطاقة الشمسية من قبل الدول والصناعات؛ رغم أن كلاً من البيروفسكايت والسيليكون عبارة عن بلورات، إلا أن تكلفة تصنيع خلايا البيروفسكايت الشمسية تبلغ نصف تكلفة تصنيع خلايا السيليكون الشمسية تقريبًا.
وتشير الدراسة إلى أن خلايا البيروفسكايت الشمسية تحقق قدرة طاقة أعلى من نظيراتها من السيليكون؛ لأنها قادرة على امتصاص طيف أوسع من موجات الضوء المرئي، ولكن انخفاض تكلفتها ليس كافيًا لإزاحة خلايا السيليكون الشمسية طالما بقيت بعض القيود قائمة.
من جهته أوضح المؤلف الرئيسي للدراسة رائد عزمي؛ أن الفريق البحثي؛ اختير بقيادة البروفيسور ستيفان دي ولف في "كاوست"، وضم علماء من كوريا والصين، حيث اختاروا العديد من الرَّبِيطات (ligands) التجارية، حتى استطاعوا إيجاد الرَّبِيطة التي تتفاعل بشكل أفضل مع البيروفسكايت ثلاثي الأبعاد لعملية التخميل الكيميائي.
وأضاف أن هذه الرَّبِيطة لم تُزح في أثناء عملية الترسيب، مما أدى إلى الحفاظ على تركيبة نقية في الطبقات الرقيقة، وترابط فعال على كلا الجانبين العلوي والسفلي من البيروفسكايت ثلاثي الأبعاد؛ مشيراً إلى أنه بهذه الطريقة استطاع العلماء تطوير خلايا بيروفسكايت شمسية جديدة تتمتع بكفاءة تحويل طاقة تبلغ 25,6 في المئة، وهي قابلة للمقارنة مع خلايا السيليكون الشمسية وأعلى من خلايا البيروفسكايت الشمسية القياسية.
واختتم يقول: الأهم من ذلك من منظور الاستقرار، أن كفاءتها شهدت خسارة نسبية قدرها 5 في المئة فقط بعد 1000 ساعة من التعرض للحرارة العالية، في حين شهدت الخلايا المصممة بمواد خاملة أخرى خسائر نسبية في كفاءتها بلغت حوالي 20 في المئة.
