تُوشك ألواح البيروفسكايت الكهروضوئية (PV) على التوسّع تجاريًا، إلا أن استقرارها لا يزال العائق الأبرز أمام انتشار استخدامها.
في حين تناولت الأبحاث المكثفة تدهور ألواح البيروفسكايت الكهروضوئية من خلال الاختبارات الداخلية المُسرّعة، لا تزال الاختبارات الخارجية غير مُستكشفة نسبيًا، وتُركّز بشكل أساسي على الخلايا الصغيرة بدلًا من الوحدات.
تُبرز هذه الفجوة الحاجة المُلِحّة لدراسة شاملة لعمليات التدهور الخارجي.
يُعدّ فهم أداء وحدات البيروفسكايت الكهروضوئية في ظل الظروف البيئية الواقعية أمرًا بالغ الأهمية للتقدم نحو الجدوى التجارية.
في البحث المنشور في مجلة ACS Energy Letters ، نقدم تقييمًا خارجيًا لمدة عامين لوحدات البيروفسكايت، مسلطين الضوء على تدهورها في ظل الظروف الواقعية.
تُبرز النتائج إنجازًا هامًا في أبحاث الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت، حيث حافظت الوحدة الأكثر متانة على 78% من أدائها الأولي بعد عام واحد.
وُجد أن معدلات فقدان الأداء خلال فترة الاحتراق تتراوح بين 7% و8% شهريًا.
نحن نقدم رؤى كمية حول تدهور الأداء اليومي والتعافي، ونكشف عن انخفاض في الأداء النهاري وتحسن بين عشية وضحاها، مع وحدات طويلة الأمد تعاني من تدهور وتعافي يصل إلى 20٪.
يُظهر تحليل التيار اليومي والجهد وتدهور عامل التعبئة انخفاضًا في التيار نهارًا وارتفاعًا ليلًا، بينما يُظهر الجهد وعامل التعبئة اتجاهات متعاكسة.
أظهرت دراسات درجة الحرارة والإشعاع معدلات تدهور واستعادة أعلى عند درجات حرارة مرتفعة، مع تأثير ضئيل للإشعاع.
أظهرت التغيرات الموسمية في الأداء اتجاهًا تدهوريًا خطيًا مستمرًا يوميًا في جميع الوحدات على مدار عامين، بغض النظر عن الظروف البيئية. علاوة على ذلك، قمنا بتطوير وتنفيذ نموذج تنبؤي قائم على البيانات باستخدام انحدار XGBoost للتنبؤ بمخرجات الطاقة.
أظهر هذا النموذج قدرة تنبؤية قوية، حيث بلغ خطأ الجذر التربيعي المتوسط (nRMSE) المُعَيَّر 6.76% في مجموعة الاختبار، مما يؤكد وجود علاقة قوية بين مخرجات الطاقة المتوقعة والفعلية.
فهم تدهور وحدات البيروفسكايت الشمسية
نعتقد أن هذا البحث يُمثل تقدمًا كبيرًا في فهم تدهور وحدات البيروفسكايت الشمسية في الظروف الواقعية، ومع المزيد من التحسينات في كفاءة وحداتنا الصغيرة، المصممة مع مراعاة رفع الكفاءة، يُمكن لهذه النتائج أن تُسرّع الطريق نحو تسويق هذه التقنية الواعدة.
نخطط بعد ذلك لاختبار الوحدات في مناخات متنوعة، بدءًا من بيئة بروكسل الرطبة والغائمة، وصولًا إلى حرارة نيو مكسيكو الجافة، بالإضافة إلى مناخات معتدلة مثل مدريد وفرايبورج. ستمنحنا مقارنة الأداء في هذه المواقع المتنوعة صورةً أشمل عن قدرة وحدات البيروفسكايت على تحمل الظروف البيئية الواقعية.
