خلايا شمسية مترادفة مرنة من البيروفسكايت تحقق كفاءة 24.6% وتتحمل 3000 انحناء
يمهد الإنجاز الطريق لتطوير خلايا شمسية مترادفة مرنة عالية الأداء وفعالة من حيث التكلفة
توصل علماء صينيون إلى طريقة لجعل الخلايا الشمسية المترادفة المرنة أكثر كفاءة ومتانة من خلال تعزيز التصاق الطبقات العليا بالطبقات السفلية للخلية.
سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم (CIGS) هو شبه موصل تجاري معروف بفجوة النطاق القابلة للتعديل المتميزة، وامتصاص الضوء القوي، وحساسية درجات الحرارة المنخفضة، والاستقرار التشغيلي المتفوق، مما يجعله مرشحًا واعدًا للاستخدام في الخلايا السفلية في الخلايا الشمسية الترادفية من الجيل التالي.
تجمع الخلية الشمسية الترادفية المرنة المصنوعة من البيروفسكايت/CIGS بين طبقة علوية من البيروفسكايت – وهي مادة تُحوّل ضوء الشمس بكفاءة إلى كهرباء – وطبقة سفلية من CIGS.
إمكانيات هائلة لتطبيقات خفيفة الوزن وعالية الكفاءة
وبالتالي، تتمتع هذه الخلية الترادفية بإمكانيات هائلة لتطبيقات خفيفة الوزن وعالية الكفاءة في مجال الطاقة الكهروضوئية.
ومع ذلك، فإن السطح الخشن لـ CIGS يجعل من الصعب إنتاج خلايا علوية عالية الجودة من البيروفسكايت، مما يحد من الآفاق التجارية لهذه الخلايا الترادفية.
في دراسة نشرت في مجلة Nature Energy ، قام فريق بحثي بقيادة البروفيسور يي جي تشون من معهد نينجبو لتكنولوجيا المواد والهندسة (NIMTE) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بتطوير استراتيجية مبتكرة لمكافحة البذور المذيبة لتعزيز أداء خلايا البيروفسكايت العلوية على الأسطح الخشنة .
قام العلماء بفصل عمليات امتصاص الطبقة الأحادية المجمعة ذاتيا (SAM) والتحلل مع دمج عملية زرع البيروفسكايت في نفس الوقت.
تصنيع خلية شمسية مترادفة مرنة من البيروفسكايت
استخدموا مذيبًا عالي الاستقطاب لمنع تكتل SAM أثناء الذوبان، بينما عمل مذيب منخفض الاستقطاب كمضاد مذيب لتعزيز تكوين SAM كثيف أثناء الامتزاز.
إضافةً إلى ذلك، حسّنت طبقة البذور المخلوطة مسبقًا قابلية البيروفسكايت للبلل وبلورته، مما يضمن التصاقًا قويًا بالركيزة.
بفضل هذه الابتكارات، تمكّن الفريق من تصنيع خلية شمسية مترادفة مرنة من البيروفسكايت /CIGS بمساحة 1.09 سم² . وتنافس الجهاز مع أفضل نظيراته الصلبة، محققًا كفاءة مستقرة مذهلة بلغت 24.6% (معتمدة بنسبة 23.8%)، وهي من أعلى القيم المسجلة للخلايا الشمسية المرنة ذات الأغشية الرقيقة حتى الآن.
بعد 320 ساعة من التشغيل و3000 دورة انحناء بنصف قطر 1 سم، احتفظ الجهاز بأكثر من 90% من كفاءته الأولية، مما يدل على متانة ميكانيكية استثنائية واستقرار طويل الأمد.
يمهد هذا الإنجاز الطريق لتطوير خلايا شمسية مترادفة مرنة عالية الأداء وفعالة من حيث التكلفة ، مما يعزز التطبيق التجاري لتكنولوجيا الخلايا الشمسية الترادفية.
