أول خلية شمسية بيروفسكايت قابلة للطباعة بالكامل.. نحو طاقة أكثر نظافة بتكلفة أقل
تركيبة حبر كربون منخفضة التكلفة وقابلة للتطوير قادرة على إطلاق العنان، لأول مرة، لإمكانية تصنيع خلايا بيروفسكايت الشمسية على نطاق واسع.
باستخدام طلاء الفتحة في عملية Roll-to-Roll ، أنشأ الأكاديميون من مركز SPECIFIC للابتكار والمعرفة بجامعة Swansea طريقة لإنشاء الخلايا الكهروضوئية البيروفسكايت “القابلة للطباعة بالكامل” (PV) ، وهو مصطلح يستخدم غالبًا ولكن، حتى الآن، غير صحيح.
بحث الفريق عن بديل للقطب الكهربي الذهبي الذي يتم تطبيقه عادةً باستخدام عملية تبخر باهظة الثمن وبطيئة بعد طباعة الجهاز.
قال الدكتور ديفيد بينون، كبير مسؤولي الأبحاث فيSPECIFIC، “كان المفتاح هو تحديد مزيج المذيبات الصحيح، الذي يجف كفيلم دون إذابة الطبقة الأساسية.، وأضاف “أظهر تحليل حيود الأشعة السينية أن حبر قطب الكربون قادر على ذلك عند صياغته باستخدام نظام مذيب متعامد، يمكن تطبيق هذه الطبقة المبتكرة بشكل مستمر ومتوافق مع الطبقات الأساسية عند درجة حرارة منخفضة وسرعة عالية.”
نحو طاقة أكثر نظافة وخضرة
تم نشر البحث فيAdvanced Materials ، وقال رئيس الأبحاث الكهروضوئية، البروفيسور تريستان واتسون، “تُظهر خلايا البيروفسكايت الشمسية وعدًا كبيرًا في التوجه نحو طاقة أكثر نظافة وخضرة، إن القدرة على إنتاج جهاز يعمل بشكل كامل في خط الإنتاج يجعل التصنيع بكميات كبيرة أسهل وأكثر اقتصادا، وهو خطوة كبيرة نحو تسويقها، إنها تفتح لك العنان لفكرة عملية التصنيع، حيث يُضاف الحبر الشمسي إلى أحد طرفيه وتنبثق خلية شمسية من الطرف الآخر”.
كفاءة تحويل طاقة ثابتة بنسبة 10.8%
قدمت الأجهزة التي تحتوي على أقطاب كربونية أداءً الكهروضوئيًا مشابهًا لأقطاب الذهب المبخر التقليدية، كجزء من جهاز صغير الحجم على طبقة زجاجية صلبة، مع كفاءات تحويل الطاقة من 13% إلى 14%، وفوائد إضافية للتفوق في درجات حرارة أعلى مع استقرار أفضل على المدى الطويل.
أنتج الجهاز الجديد المطلي بالكامل R2R ، والذي تم طباعته على ركيزة مرنة بطول 20 مترًا، كفاءة تحويل طاقة ثابتة بنسبة 10.8%.
قال الدكتور إرشاد بارفازيان، باحث ما بعد الدكتوراه في SPECIFIC كان الجزء الأكثر أهمية في هذا المشروع هو طلاء الكربون بالكامل، R2R، وهي عملية جديدة للعمل مع الخلايا الكهروضوئية من البيروفسكايت، مما يساعد على التوسع بشكل أسهم، “لبضع سنوات حتى الآن، زادت كفاءة هذه الأجهزة، مع توقع إمكانية طباعتها بالكامل، وقد أثبت هذا العمل ذلك.”
استفاد هذا الجيل الجديد من الخلايا الشمسية بشكل كبير من الهيكل التعاوني الفريد لمبدعيه، وفريق من كيميائيي جامعة سوانسي، وعلماء المواد، والمهندسين في الموقع.
في غضون أربع سنوات فقط، تم تصميم وصنع هذه الطريقة المبتكرة للطاقة الكهروضوئية، وتقييمها وتحليلها بالتفصيل، وتكييفها وتحسينها، مما يتيح إمكانية طباعة وتركيب ملايين الأمتار من الخلايا الشمسية جميع أنحاء العالم أقرب من أي وقت مضى.
قال البروفيسور واتسون، “التحدي التالي في PV المطبوعة لنا في جامعة سوانسي، هو أن نثبت للناس أن هذه تعمل، “من أجل تحقيق ذلك، نحتاج إلى البدء في صنع شيء يبدو حقًا مثل الألواح الشمسية، يمكننا بعد ذلك تثبيتها على المباني”.
