بناء خلية شمسية ترادفية من السيلينيوم والسيليكون يمكنها تحسين الكفاءة إلى 40%

أفاد فريق من الفيزيائيين والمهندسين في الجامعة التقنية في الدنمارك أنه من الممكن بناء خلية شمسية ترادفية من السيلينيوم والسيليكون، وهو مزيج يمكنه نظريًا تحسين كفاءة الخلايا الشمسية إلى 40٪.

ونُشرت الدراسة في مجلة PRX Energy .

لقد أحدثت الخلايا الشمسية ثورة في توليد الكهرباء، وقد أدى استخدام الطاقة الشمسية إلى تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، الأمر الذي أدى بدوره إلى تخفيضات في انبعاثات الغازات الدفيئة المسببة لتغير المناخ.

لكن لا يزال أمام الخلايا الشمسية مجال كبير للتحسين، فهي تلتقط حاليًا ما يقرب من 27% من الطاقة الموجودة في ضوء الشمس الذي يسقط عليها، وهو رقم قريب من الحد النظري لمثل هذه التكنولوجيا.

اقترحت أبحاث سابقة، أن إحدى الطرق للتغلب على أوجه القصور الكامنة في الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون هي إضافة طبقات من المواد الأخرى التي تلتقط أيضًا بعضًا من طاقة الشمس عن طريق زيادة الأطوال الموجية التي يمكن امتصاصها.

السيلينيوم

في هذه الدراسة الجديدة، لجأ فريق البحث إلى السيلينيوم، وهي مادة شبه موصلة كانت تستخدم لصنع الخلايا الشمسية قبل أن يكتشف العلماء أن السيليكون أكثر ملاءمة.

اختارها الفريق لأنها تتمتع بخصائص مختلفة لامتصاص الفوتون، وهي خاصية تسمح بإنشاء خلية شمسية ثنائية المادة، ولها فجوة نطاق واسعة.

ولصنع الخلية، صنع الباحثون شطيرة، لقد بدأوا بقاعدة سيليكون قياسية، ثم أضافوا بعض طبقات الأكسيد، ثم أضافوا طبقة رقيقة من السيلينيوم.

وأظهر وضعها تحت ضوء الشمس أن الخلية المدمجة كانت قادرة على توليد 1.68 فولت من الكهرباء وأن كفاءة التحويل لديها بلغت 2.7%.

يصف فريق البحث الخلية الترادفية بأنها واعدة، مشيرًا إلى أنه يمكن زيادة كفاءتها بمقدار 10 مرات ببساطة عن طريق تحسين المقاومة، مما يقلل من فقدان الجهد.

تشير حساباتهم إلى أن تحسين الخلية يجب أن يؤدي في مرحلة ما إلى معدل كفاءة يبلغ حوالي 40%.