طريقتان لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية.. السيليكون والبيروفسكايت يعملان معًا بشكل أفضل

توصل فريقان من مهندسي الطاقة الشمسية،إلى طريقتين لتحسين كفاءة الخلايا الشمسية من خلال الحصول على السيليكون والبيروفسكايت للعمل معًا بشكل أفضل.

أظهرت الأبحاث السابقة أنه بسبب قيود السيليكون، لا يمكن تحويل سوى جزء ضيق من نطاق تردد ضوء الشمس إلى كهرباء – وهذا يحد من كفاءته النظرية إلى 29.4٪.

للتغلب على هذا الحد، حاول مهندسو الطاقة الشمسية إضافة مواد أخرى كطبقة منفصلة يمكن استخدامها لتحويل الضوء في الترددات الأخرى إلى كهرباء.

نشر كلا الفريقين أوراقًا في مجلة Science تحدد تفاصيل عملهما ونتائج اختباراتهما. قام ستيفان دي وولف وإركان أيدين ، مع جامعة الملك عبد الله للعلوم والتكنولوجيا ، بنشر مقال “منظور” في نفس العدد من المجلة يحدد العمل الذي قام به الفريقان.

إحدى هذه المواد هي مادة البيروفسكايت – وهي بلورة نمت من مزيج من التيتانيوم والكالسيوم. على الرغم من أنها أظهرت وعدًا، إلا أن فائدتها محدودة نظرًا لميلها للسماح بإعادة امتصاص بعض الإلكترونات في البلورة قبل استخدامها لتوليد الكهرباء.

في هذين المجهودين الجديدين ، وجد كلا الفريقين طريقة للتغلب على هذه المشكلة ، كل منهما يستخدم نهجًا مختلفًا.

في المحاولة الأولى، قام المهندسون بحقن يوديد البيبيرازينيوم السائل في طبقة من البيروفسكايت سبق وضعها على طبقة من السيليكون، أثبتت تقنيتهم أنها فعالة بنسبة 32.5٪ أثناء الاختبار.

في الجهد الثاني، طور الفريق عملية تضمنت طلاء طبقة من السيليكون بمواد كيميائية سليفة ثم إضافة مادة كيميائية ثانية أدت إلى تفاعل أدى إلى تكوين طبقة من البيروفسكايت، وكانت النتيجة طلاءًا به عيوب منخفضة سمح لعدد أقل من الإلكترونات بالتجول مرة أخرى في البلورة.

أظهر الاختبار أنه يمكن استخدام العملية المكونة من خطوتين لإنتاج خلايا شمسية بكفاءة 31.2٪.

يعترف كلا الفريقين بأن تقنياتهما طُبقت على خلايا شمسية أصغر بكثير من تلك المستخدمة تجاريًا ؛ وبالتالي، هناك حاجة إلى وسيلة لتوسيع نطاقها قبل استخدام أي منهما لتطبيقات الخلايا الشمسية التقليدية.