علماء يبتكرون أكثر خلايا الطاقة الشمسية كفاءة في العالم بنسبة 27.81%
تحقق رقمًا قياسيًا عالميًا....خلية Longi الهجينة تكسر حدود تحويل الطاقة الشمسية
في أوائل 2025، أعلنت شركة Longi الصينية للطاقة الشمسية أنها بنت أكثر خلايا الطاقة الشمسية كفاءة في العالم.
فقد حققت خلية HIBC الهجينة ذات الاتصال الخلفي المتداخل كفاءة بلغت 27.81%، وتم التحقق منها من قبل معهد هاميلين لأبحاث الطاقة الشمسية في ألمانيا (ISFH).
وفي دراسة نشرت في مجلة Nature، يشارك الباحثون التفاصيل التقنية لهذا الاختراق العلمي.
لكي تحقق تكنولوجيا الطاقة الشمسية وعودها، يجب أن تحوّل الخلايا والألواح الشمسية أكبر قدر ممكن من ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.
عادةً ما تصل الخلايا القياسية إلى كفاءة 26%، أي تحويل 26% من ضوء الشمس الساقط عليها إلى طاقة كهربائية.
هذا البحث الجديد يقرب التكنولوجيا من الحد الأقصى الذي يسمح به الفيزياء.
بالنسبة للخلية الشمسية أحادية الوصلة، الحد الأعلى يصل إلى أقل من 30%، في حين أن الحد النظري المعروف باسم حد شوكلي-كويسر يصل إلى 33.7%.
التحدي الرئيسي
تمكن الباحثون من التغلب على أحد أكبر العقبات في تحسين كفاءة الخلايا الشمسية، والمعروفة باسم عامل الملء (FF). يقيس هذا العامل مدى تحويل الطاقة التي يمكن للخلية إنتاجها نظريًا إلى كهرباء قابلة للاستخدام.
يشير عامل الملء العالي إلى تدفق الكهرباء بسلاسة وكفاءة، بينما يشير المنخفض إلى فقدان للطاقة داخليًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى المقاومة الكهربائية في الأسلاك أو التكاثر الداخلي للإلكترونات حيث تصطدم الجسيمات وتفقد الطاقة.
ابتكارات الخلية الشمسية
تضمن الحل الذي طوره الفريق خلية هجينة ذات ابتكارين رئيسيين:
– أولًا، إعادة تصميم الاتصالات الخلفية، وهي المحطات الكهربائية التي تجمع التيار من الخلية، استخدم الفريق الليزر لتبلور مادة الاتصال، ما أنشأ مسارات موصلة سريعة للكهرباء، مما يقلل المقاومة ويحسن عامل الملء.
– ثانيًا، تم تطبيق معالجة سطحية متقدمة وتقنية iPET (تمرير الحواف المشكَّلة أثناء التصنيع)، مما زاد استقرار وكفاءة الخلية عن طريق الحد من التكاثر الداخلي، خاصة عند الحواف حيث يحدث فقدان الطاقة بسهولة.
أكدت الاختبارات المستقلة لمعامل ISFH الألمانية، تحت ظروف مختبرية صارمة، كفاءة الطاقة عند 27.81% وعامل الملء عند 87.55%.
وقال الباحثون في ورقتهم: “توفر هذه الابتكارات تقدمًا تجريبيًا ونظريًا نحو خلايا شمسية سيليكونية عالية الكفاءة قابلة للتوسع.”
الخطوات التالية لعلماء Longi هي تحسين الاتصالات الكهربائية لتقليل المقاومة أكثر، وتحسين عملية الليزر لجعل التقنية قابلة للإنتاج على نطاق واسع.
